OSI体系结构的各层协议

旧城等待， 2021-11-02 04:50 347阅读 0赞

首先，OSI是一个七层协议的结构，从下到上依次是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

**物理层：**主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流（就是由1、0转化为电流强弱来进行传输，到达目的地后再转化为1、0，就是我们常说的数模转换与模数转换）。**物理层上传输的数据叫做比特。**

**数据链路层：**定义了如何让格式化数据进行传输，以及如何控制对物理介质的访问，这一层通常还提供错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输。负责准备物理传输，CRC校验，错误通知，网络拓扑，流控等。**数据链路层上传送的数据叫做帧（Frame）。**

**网络层：**负责管理网络地址，定位设备，决定路由。在位于不同地理位置的网络中的两个主机系统之间提供连接和路径选择，Internet的发展使得从世界各站点访问信息的用户数大大增加，而网络层正是管理这种连接的层。**网络层上传送的数据叫做数据报（Datagram）。**

**传输层：**定义了一些传输数据的协议和端口号，如TCP、UDP等，主要是将从下层接收的数据进行分段和传输，到达目的地后再进行重组。负责分割、组合数据，实现端到端的逻辑连接。**通常把这一层传输的数据叫做报文段（Segment）。**

**会话层：**通过传输层建立数据传输的通路，主要是在系统之间发起会话或者接受会话请求，设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者主机名。负责建立、维护、控制会话。

**表示层：**可确保一个系统的应用层所发送的信息可以被另一个系统的应用层读取，如果有必要，表示层会通过是用一种通用格式转换来实现多种数据格式之间的转换。负责数据的编码、转换，确保应用层的正常工作。

**应用层：**是最靠近用户的一层。主要为用户的应用程序提供网络服务。**应用层上传送的数据叫做报文（Message）。**

其每层所使用到的协议如下表所示：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th style="width:118px;">应用层</th> 
   <td>DHCP、DNS、FTP、HTTP、IMAP4、IRC、NNTP、XMPP、POP3、SIP、SMTP、SNMP、SSH、TELNET、RPC、RTCP、RTP、RTSP、SDP、SOAP、GTP、STUN、NTP、SSDP</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th style="width:118px;">表示层</th> 
   <td> <p>HTTP/HTML、FTP、TELNET、ASN.1</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th style="width:118px;">会话层</th> 
   <td>ASDP、ASP、RTCP、SMPP、SCP、SSH、ZIP、SDP</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th style="width:118px;">传输层</th> 
   <td>TCP、UDP、TLS、DCCP、SCTP、RSVP、PPTP、SPX（网关）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th style="width:118px;">网络层</th> 
   <td>IP、ICMP、IGMP、BGP、RIP、RARP、ARP、路由器</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th style="width:118px;">数据链路层</th> 
   <td>IEEE 802.11、IEEE 802.16、ATM、DTM、令牌环、以太网路、FDDI、帧中继、GPRS、EVDO、HSPA、HDLC、PPP、L2TP、ISDN、STP、网桥、交换机</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th style="width:118px;">物理层</th> 
   <td>IEEE802.3、RJ45、CLOCK、光缆、同轴电缆、双绞线、集线器、中继器</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**域名系统DNS（Domain Name System）:**是互联网使用的命名系统，用于从域名解析出IP地址。

**文件传送协议FTP（File Transfer Protocol）:**是目前互联网上使用的最广泛的文件传送协议。它使用TCP的可靠的传输服务，主要功能是减少或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性。FTP使用客户服务器方式。一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。FTP的服务器进程由两大部分组成：一个主进程，负责接受新的请求；另外有多个从属进程，负责处理单个请求。

**简单文件传送协议TFTP（Trivial File Transfer Protocol）:**它是一个很小且易于实现的文件传送协议。它也使用客户服务器方式，但是它基于UDP，因此TFTP需要有自己的差错改正措施。TFTP只支持文件传输而不支持交互。TFTP没有一个庞大的命令集，没有列目录的功能，也不能对用户进行身份鉴别。TFTP的主要特点是：可用于UDP环境；代码所占的内存较小；每次传送的数据报文中有512字节的数据，但是最后一次不足512字节；数据报文按序编号，从1开始；支持ASCII码或二进制传送；可对文件进行读或写操作、使用简单的首部。

**远程终端协议TELNET（TELetype NETwork）：**又称电传机网络，一种互联网的应用程序，也可称**终端仿真协议**。使用客户服务器方式，在本地运行TELNET客户进程，而在远地主机运行TELNET服务器进程。

**万维网WWW（World Wide Web）：**并非某种特殊的计算机网络。万维网是一个大规模的、联机式的信息储藏所，英文简称为Web。万维网用链接的方法能非常方便地从互联网上的一个站点访问另一个站点，即所谓的“链接到另一个站点”，从而主动地按需获取丰富的信息。万维网以客户服务器的方式工作。客户程序向服务器程序发出请求，服务器程序向客户程序送回客户所要的万维网文档。

**超文本传输协议HTTP（HyperText Transfer Protocol）：**HTTP是面向事务的应用层协议，它是万维网上能够可靠地交换文件（包括文本、声音、图像等各种多媒体文件）的基础。因为万维网需要解决“用什么样的协议来实现万维网上的各种链接”的问题，所以诞生了HTTP协议。

**简单邮件传送协议SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）：**SMTP规定了在两个相互通信的SMTP进程之间应如何交换信息。由于SMTP使用客户服务器的方式，因此负责发送邮件的SMTP进程就是SMTP客户，而负责接收邮件的SMTP进程就是SMTP服务器。至于邮件内部的格式，邮件如何存储，以及邮件系统应以多快的速度来发送邮件，这些SMTP都没有做出规定。需要主义的是SMTP是基于TCP的协议，不管发送方和接收方的邮件服务器相隔多远，不管在邮件发送过程中要经过多少个路由器，TCP连接总是在发送方和接收方这两个邮件服务器之间直接建立，不使用中间的邮件服务器。

**网际报文存取协议IMAP（Internet Message Access Protocol）：**IMAP较新的版本是2003年3月修订的版本4，其实写作IMAP4更准确一些，但习惯上人们经常简单的用IMAP来表示IMAP4。在使用IMAP时，在用户的计算机上运行IMAP客户程序，然后与接收方的邮件服务器上的IMAP服务器程序建立TCP连接。用户在自己的计算机上就可以操纵邮件服务的邮箱，就像在本地操纵一样，因此IMAP是一个联机协议。IMAP最大的好处就是用户可以在不同的地方使用不同的计算机随时上网阅读和处理自己在邮件服务器中的邮件，而且 ，IMAP还允许收件人只读取邮件中的某一部分。

**邮局协议POP3（Post Office Protocol）：**POP3，即邮局协议的第3个版本。POP3也使用客户服务器的工作方式。在接收邮件的用户计算机中的用户代理必须运行POP3客户程序，而在收件人所连接的ISP的邮件服务器中运行POP3服务器程序。POP3协议的一个特点就是只要用户从POP3服务器读取了邮件，POP３服务器就把该邮件删除，这在某些情况下就不够方便。

**动态主机配置协议DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）：**互联网中广泛使用的协议，它提供了一种机制，称为即插即用连网（plug-and-play networking），这种机制允许一台计算机加入新的网络和获取IP地址而不用手工参与。DHCP给运行服务器软件而位置固定的计算机指派一个永久地址，而当这台计算机重新启动时其地址不改变。DHCP使用客户服务器方式，需要IP地址的主机在启动时就向DHCP服务器广播发送发现报文（将目的地址全设为1，即255.255.255.255），这时该主机就成为DHCP客户。发送广播报文是因为还不知道DHCP服务器在什么地方，因此要发现DHCP服务器的IP地址。这台主机目前还没有自己的IP地址，因此它将IP数据报的源IP地址全设为0。这样，在本地网络上的所有主机都能够收到这个广播报文，但只有DHCP服务器才对此广播报文进行回答，DHCP服务器先在其数据库中查找该计算机的配置信息，若找到，则返回找到的信息，若找不到，则从服务器IP数据池中取一个地址分配给该计算机。DHCP服务器分配给DHCP客户的IP地址是临时的，因此DHCP客户只能在一段有限时间内使用这个分配到的IP地址。DHCP称这段时间为租用期，但没有规定租用期应取多长或至少为多长，这个数值应由DHCP服务器自己决定。

**简单网络管理协议SNMP（Simple Network Management Protocol）：**SNMP的网络管理由三部分组成，即SNMP本身、管理信息结构SMI（Structure of Management Information）和管理信息库MIB（Management Information Base）。网络管理包括对硬件、软件和人力的使用、综合与协调，以便对网络资源进行监视、测试、配置、分析、评价和控制，这样就能以合理的价格满足网络的一些需求，如实时运行性能、服务质量等。网络管理常常被简称为网管。SNMP中的管理程序和代理程序按客户服务器方式工作。管理程序运行SNMP客户程序，而代理程序运行SNMP服务器程序。在被管对象上运行的SNMP服务器不停地监听来自管理站的SNMP客户程序的请求。一旦发现了，就立即返回管理站所需的信息，或执行某个动作。在网管系统中往往是一个或少数几个客户程序与很多的服务器程序进行交互。网络管理的一个基本原理就是：若要管理某个对象，就必然会给该对象添加一些硬件或软件，但这种“添加”对原有对象的影响必须尽量小些。

**用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）：**在传送之前不需要先建立连接，远地主机的运输层在收到UDP报文之后不需要给出任何确认。虽然UDP提供不可靠交付，但在某些情况下UDP却是一种最有效的工作方式。UDP的主要特点是：UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接；UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付；UDP是面向报文的；UDP没有拥塞控制；UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信；UDP的首部开销少，只有8个字节。

**传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）****：**提供面向连接的服务，在传送数据之前必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接。TCP不提供广播或多播服务。由于TCP要提供可靠的、面向连接的运输服务，因此不可避免地增加了许多的开销，如确认、流量控制、计时器以及连接管理等等。这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多的处理机资源。TCP最主要的特点是：TCP是面向连接的运输层协议；每一条TCP连接只能有两个端点，每一条TCP连接只能是点对点的；TCP提供可靠交付的服务，通过TCP连接传送的数据，无差错、不丢失、不重复，并且按序到达；TCP提供全双工通信；面向字节流。

**网际协议IP（Internet Protocol）：**IPv4与IPv6

**地址解析协议ARP（Address Resolution Protocol）****：**从网络层使用的IP地址解析出在数据链路层使用的硬件地址。我们知道，网络层使用的是IP地址，但在实际网络的链路层上传送数据帧时，最终还是必须使用该网络的硬件地址。但IP地址和下面的网络的硬件地址之间由于格式不同而不存在简单的映射关系。此外，在一个网络上可能经常会有新的主机加入进来，或撤走一些主机。更换网络适配器也会使主机的硬件地址改变。ARP解决这个问题的方法是在主机ARP高速缓存中存放一个从IP地址到硬件地址的映射表，并且这个映射表还经常动态更新。

**网际控制报文协议ICMP（Internet Control Message Protocol）：**为了更有效的转发IP数据报和提高交付成功的机会，特在网络层使用了网际控制报文协议。ICMP报文的种类有两种，即ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。

**网际组管理协议IGMP（Internet Group Management Protocol）：**和ICMP相似，使用IP数据报传递其报文，但它也向IP提供服务。因此，我们不把IGMP看成是一个单独的协议，而是属于整个网际协议IP的一个组成部分。

**逆地址解析协议RARP（Reverse Address Resolution Protocol）****：**使只知道自己硬件地址的主机能够通过RARP找出其IP地址。

**内部网关协议IGP（Interior Gateway Protocol）：**即在一个自治系统内部使用的路由选择协议，而这与在互联网中的其他自治系统选用什么路由选择协议无关。目前这类路由选择协议使用得最多，如RIP和OSPF协议。

**外部网关协议EGP（External Gateway Protocol）：**若源主机和目的主机处在不同的自治系统中（这俩自治系统可能使用不同的内部网关协议），当数据报传送到一个自治系统得边界时，就需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统内，这样的协议就是EGP。

**路由信息协议RIP（Routing Information Protocol）：**是内部网关协议IGP中最先得到广泛使用的协议。RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，是互联网的标准协议，其最大的优点就是简单。RIP要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。

**开放最短路径优先OSPF（Open Shortest Path First）：**使用了迪杰斯特拉提出的最短路径算法，由此命名。OSPF最主要的特征就是使用分布式的链路状态协议。OSPF只是一个协议的名字，它并不表示其他的路由选择协议不是“最短路径优先”。实际上，所有的在自治系统内部使用的路由选择协议都是要寻找一条最短的路径。

**边界网关协议BGP（Border Gateway Protocol）：**力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由，而并非要寻找一条最佳路由。BGP采用了路径向量路由选择协议，它与距离向量协议（如RIP）和链路状态协议都有很大区别。

**距离向量多播路由选择协议DVMRP（Distance Vector Multicast Routing Protocol）：**是在互联网上使用的第一个多播路由选择协议。

**点对点协议PPP（Point-to-Point Protocol）：**典型的数据链路层使用的协议。PPP有三个组成部分：一个将IP数据报封装到串行链路的方法；一个用来建立、配置和测试数据链路连接的**链路控制协议LCP（Link Control Protocol）**；一套**网络控制协议NCP（Network Control Protocol）**。