计算机网络(2)-分层结构和OSI参考模型、TCP/IP参考模型、5层参考模型

逃离我推掉我的手 2022-12-18 10:58 147阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  计算机网络(2)-分层结构和OSI参考模型、TCP/IP参考模型、5层参考模型
 *   *  1. 为什么需要分层？
     *  2. 怎么分层？
     *  3. OSI参考模型
     *  4. OSI参考模型详解
     *   *  4.1 应用层
         *  4.2 表示层
         *  4.3 会话层
         *  4.4 传输层
         *  4.5 网络层
         *  4.6 数据链路层
         *  4.7 物理层
     *  5. TCP/IP参考模型
     *  6. 5层参考模型

# 计算机网络(2)-分层结构和OSI参考模型、TCP/IP参考模型、5层参考模型 #

## 1. 为什么需要分层？ ##

**发送文件前需要完成很多准备工作，解决很多大问题，为了能解决这些大问题，需要使用分层结构，将大问题转换为小问题再解决。**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

## 2. 怎么分层？ ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
每一层结构都要包装SDU，生成新的PDU：  
**PDU（对等层次之间传送的数据单元）=PCI（协议控制信息）+SDU（传输的实际数据）**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

## 3. OSI参考模型 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]  
**生产上通用的是4层TCP/IP参考模型。**  
**为了解决计算机网络中复杂的大问题，需要使用分层结构。**  
**目的：支持异构网络系统的互联互通。**  
**国际标准化组织（ISO）于1984年提出开放系统互连（OSI）参考模型，不利于生产使用，仅适合理论研究。**

**OSI参考模型：物数网传会表应**  
`123层`属于**通信子网**，用于**数据通信**。  
`567层`属于**资源子网**，用于**数据处理**。

![在这里插入图片描述][20201028133859501.png_pic_center]  
**OSI参考模型的通信过程：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]  
**端到端**：后四层发送数据包，无需知道中间是怎么发送的，也不需要知道这个数据包经过哪些地方，只需要知道发送的对等实体就行。  
**点到点**：前三层发送数据包，必须要知道下一步发送给谁。

**OSI参考模型的打包、拆包过程：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]  
**注意：**  
①数据链路层要对上层发送过来的PDU进行头尾包装，而其他层（除了物理层）只需要对数据进行头包装。  
②物理层不需要对数据链路层传过来的数据进行包装，只需要将数据转换为比特。

## 4. OSI参考模型详解 ##

### 4.1 应用层 ###

需要联网的程序都属于应用层，不需要联网的就不属于应用层。如QQ、微信属于应用层， 记事本不属于应用层。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]

### 4.2 表示层 ###

**表示层：用于处理两个通信系统中`交换信息`的表示方式（语法和语义）**  
**3大功能：**  
①数据格式变换  
②数据加密解密  
③数据压缩和恢复

### 4.3 会话层 ###

会话层：向表示层实体/用户进程提供`建立连接`并在连接上`有序`的`传输`数据。建立的连接，即是`建立会话`，也称`建立同步`。可以同时建立多个互不影响的会话。  
**2大功能：**  
①建立、管理、终止会话  
②使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信，实现数据同步。常用于传输大文件。

### 4.4 传输层 ###

**传输层**：负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信。传输单位是**报文段**或**用户数据报**。  
**4大功能：**  
**①可靠传输、不可靠传输**：基于确认机制的可靠传输，若没有收到确认，则重新发送。  
**②差错控制**：当发送的报文段或用户数据报丢失或者顺序出错，会修复和改正。  
**③流量控制**：控制发送方的发送速率  
**④复用分用**：  
**复用**：多个应用层可同时使用传输层的服务【如qq和微信同时发送消息给另一个qq和信息，qq和微信分别拥有各自的`端口号`，故qq和微信可以同时使用传输层传输报文段，而不会造成混乱。】  
**分用**：传输层把收到的信息按端口号分别交付给应用层上相应的进程。【另一个qq和微信收到发送过来的报文段，根据`端口号`识别里面的报文段应该交给哪个应用层上的程序去处理。】  
**主要协议：TCP、UDP**

### 4.5 网络层 ###

**网络层**：主要任务是把`分组`从`源端`传到`目的端`，为分组交换网上不同的主机提供通信服务，**网络层传输单位是数据报**。【数据报过长可切割成多个分组进行传输】  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]

**4大功能：**  
**①路由选择**：找到一条最佳路径进行路由转发  
**②流量控制**：控制发送方的发送速率  
**③差错控制**：检验收到的分组是否出错，确保收到的数据都是正确的。  
**④拥塞控制**：当所有节点都来不及接收分组，就会丢失大量的分组，此时网络就处于拥塞状态。需要采取措施来缓解这种状态，即拥塞控制。  
**主要协议**：IP IPX ICMP IGMP ARP RARP OSPF

### 4.6 数据链路层 ###

**数据链路层**：把网络层传下来的数据组装成帧。该层的传输单位是`帧`。  
**4大功能：**  
①成帧（定义帧的开始和结束）  
②差错控制：帧错、位错  
③流量控制  
④访问（接入）控制：控制对信道的访问，帧在数据链路层上以广播的方式传输，其他主机只能用作监听，故每次只能有一台主机接入数据链路层。  
**主要协议**：SDLC HDLC PPP STP

### 4.7 物理层 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 9]  
**单工**：发送方和接收方已经确认好，并且同一时间只能有一个发送方在发送。  
**半双工**：发送和接收的双方可以互换角色，但同一时间也只能有一个发送方在发送。  
**双工**：发送和接收的双方可以互换角色，并且同一时间双方可以同时发送数据。

## 5. TCP/IP参考模型 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 10]  
**OSI参考模型和TCP/IP参考模型相同点：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 11]  
**OSI参考模型和TCP/IP参考模型不同点：**  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 12][]

## 6. 5层参考模型 ##

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221122/b9c61b260c1f486daaf7a6dc817196d6.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221122/9e9a05ce82264016a8dd0a23c64a106e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221122/db78d85fb32449ababfb01c845a6e008.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20221122/e1e0cc50530e42ef91e321cd9f0a3a86.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: /images/20221122/26a1cf502ffe4a1696d285e70206fd04.png
[20201028133859501.png_pic_center]: /images/20221122/79bd0ab5ee4e40fdb2611218f9bf4ae2.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: /images/20221122/21b47efa904a46fb80c27a69dc42b878.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]: /images/20221122/3ff4afbbe16b4e14b7ce91accabbb22e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]: /images/20221122/1e9f89366c4e4bf691ec5a0d92e992ec.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]: /images/20221122/24947e290e974269ae38ca7c9bfa20cc.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 9]: /images/20221122/307626295cb94eecb0622f5c64f916da.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 10]: /images/20221122/c5655937c70340feac90eaa8f88a220c.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 11]: /images/20221122/5b48a66d01304ac0bc0691045e210e99.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 12]: /images/20221122/3afaece2fade4749a04e9c2800749230.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 13]: /images/20221122/b0dd229efa874996bdc9ae9ed153cd44.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 14]: /images/20221122/c0e1f71709ae45099837f07da480fadc.png