网络------简介OSI及TCP/IP参考模型

红太狼 2022-05-25 02:05 186阅读 0赞

**OSI七层网络模型称为开放式系统互联参考模型**，是计算机网路体系结构发展的产物，它是一个逻辑上的定义和规范，把网络从逻辑上分为了7层.。  
来看一张图：  
![这里写图片描述][70]  
这七层每一层都有相关、相对应的物理设备，比如路由器、交换机等。来从下到上来介绍一下这七层：

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#### 物理层 ####

物理层是OSI的第一层，它虽然处于最底层,却是整个开放系统的基础，物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。

**主要功能：**

*  为数据端提设备供传输数据的物理通路
 *  传输数据

**主要设备：**  
集线器、中继器等

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#### 数据链路层 ####

数据链路层是OSI参考模型中的第二层，介乎于物理层和网络层之间。可以将它粗略的理解为数据信道。物理层要为终端设备间的数据通信提供传输媒体及其连接。每次通信都要经过建立通信联络和拆除通信联络两过程。这种建立起来的数据收发关系就叫作数据链路。  
数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层  
**主要功能：**

*  数据链路的建立、维护、拆除、指定拓扑结构并提供硬件寻址
 *  数据组帧
 *  流量控制
 *  差错控制和恢复
 *  访问(接入)控制
 *  控制帧的收发顺序

传输线路上突发的噪声干扰可能把帧完全破坏掉。在这种情况下，发送方机器上的数据链路软件必须重传该帧。然而，相同帧的多次重传可能使接收方收到重复帧，比如接收方给发送方的确认丢失以后，就可能收到重复帧。就有了**差错控制**  
数据链路层要解决的另一个问题（在大多数层上也存在）是防止高速的发送方的数据把低速的接收方“淹没”。因此需要**流量控制**  
如果线路能用于双向传输数据，数据链路软件还必须解决新的麻烦，即从A到B数据帧的确认帧将同从B到A的数据帧一同竞争线路的使用权。借道(piggybacking)就是一种巧妙的方法。  
广播式网络在数据链路层还要处理新的问题，即如何控制对共享信道的访问。数据链路层的一个特殊的子层 —> 介质访问子层，就是专门处理这个问题的。

**主要设备：**  
交换机、网桥等

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#### 网络层 ####

网络层是OSI参考模型中的第三层，介于传输层和数据链路层之间。它在数据链路层提供的两个相邻端点之间的数据帧的传送功能上，进一步管理网络中的数据通信，将数据设法从源端经过若干个中间节点传送到目的端，从而向运输层提供最基本的端到端的数据传送服务  
当数据终端增多时，它们之间有中继设备相连。此时会出现一台终端要求不只是与唯一的一台而是能和多台终端通信的情况，这就是产生了把任意两台数据终端设备的数据链接起来的问题，也就是路由或者叫寻径。另外，当一条物理信道建立之后，被一对用户使用，往往有许多空闲时间被浪费掉。人们自然会希望让多对用户共用一条链路，为解决这一问题就出现了逻辑信道技术和虚拟电路技术。这都是网络层的内容。

**主要功能：**

*  路由选择
 *  差错检测和恢复
 *  流量控制
 *  阻塞控制
 *  网络互连

**主要设备：**  
路由器

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#### 传输层 ####

传输层是OSI的第四层，实现端到端的数据传输。该层是两台计算机经过网络进行数据通信时，第一个端到端的层次，具有缓冲作用。当网络层服务质量不能满足要求时，它将服务加以提高，以满足高层的要求；当网络层服务质量较好时，它只用很少的工作。传输层还可进行复用，即在一个网络连接上创建多个逻辑连接。

通常，会话层每请求建立一个传输连接，传输层就为其创建一个独立的网络连接。如果传输连接需要较高的信息吞吐量，传输层也可以为之创建多个网络连接，让数据在这些网络连接上分流，以提高吞吐量。另一方面，如果创建或维持一个网络连接不合算，传输层可以将几个传输连接复用到一个网络连接上，以降低费用。在任何情况下，都要求传输层能使多路复用对会话层透明。

传输层必须解决跨网络连接的建立和拆除。这需要某种命名机制，使机器内的进程可以讲明它希望与谁会话。另外，还需要一种机制以调节通信量，使高速主机不会发生过快地向低速主机传输数据的现象。这样的机制称为**流量控制**，但主机之间的流量控制和路由器的流量控制是不同的。

在传输层重要的两种协议就是**传输控制协议TCP**、**用户数据报协议UDP**了，在之后的学习中我们会重点介绍。

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#### 会话层 ####

会话层是建立在传输层之上，利用传输层提供的服务，使应用建立和维持会话，并能使会话获得同步。会话层使用校验点可使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要。  
会话层还有我们即将说到的表示层、应用层构成开放系统的高3层，面对应用进程提供分布处理，对话管理，信息表示，恢复最后的差错等。会话层同样要担负应用进程服务要求，而运输层不能完成的那部分工作，给运输层功能差距以弥补。主要的功能是对话管理，数据流同步和重新同步。  
为给两个对等会话服务用户建立一个会话连接，应该做如下几项工作：

*  讲会话地址映射为运输地址
 *  选择需要的运输服务质量参数
 *  对会话参数进行协商
 *  识别各个会话连接
 *  传送有限的透明用户数据
 *  数据传输阶段
 *  连接释放

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#### 表示层 ####

表示层向上对应用层服务，向下接受来自会话层的服务。表示层为在应用过程之间传送的信息提供表示方法的服务，它只关心信息发出的语法和语义。  
表示层的作用之一是为异种机通信提供一种公共语言，以便能进行互操作。这种类型的服务之所以需要，是因为不同的计算机体系结构使用的数据表示法不同。例如，IBM主机使用EBCDIC编码，而大部分PC机使用的是ASCII码。在这种情况下，便需表示层来完成这种转换。　  
**主要功能：**

*  网络的安全和保密管理
 *  文本的压缩与打包
 *  虚拟终端协议（VTP）
 *  语法转换
 *  语法协商
 *  连接管理

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#### 应用层 ####

应用层向应用程序提供服务，也称为应用实体（AE）。由若干个特定应用服务元素（SASE）和一个或多个公用应用服务元素（CASE）组成。  
应用层是开放系统的最高层，是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时,完成一系列业务处理所需的服务。CASE提供最基本的服务，它成为应用层中任何用户和任何服务元素的用户，主要为应用进程通信，分布系统实现提供基本的控制机制。特定服务SASE则要满足一些特定服务，如文卷传送、访问管理、作业传送、银行事务、订单输入等。

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OSI 七层模型是一种框架性的设计方法，其最主要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传输；它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来，概念清楚，理论也比较完整。但它既复杂又不实用所以就有了TCP/IP体系结构

### TCP/IP四层模型 ###

TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为：  
![这里写图片描述][70 1]

简单介绍一下这四层：  
**应用层：**应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。

**传输层：**在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。

**网络层：**负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。

**网络接口层：**对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。

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