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OSI 模型 & TCP/IP 模型

计算机网络的两种模型：OSI 模型和 TCP/IP 模型。

由于 OSI 模型过于复杂难以实现，导致 TCP/IP 模型更早地应用在现实中，这也使得 TCP/IP 模型成为标准。

一、OSI 七层模型​

1、OSI 的定义​

OSI（Open System Interconnection）即开放式系统互联通信参考模型。该模型是国际标准化组织（ISO）制定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系，一般称为 OSI 参考模型或七层模型。

数据由传送端的最上层（通常是指应用程序）产生，由上层往下层传送。每经过一层，都在前端增加一些该层专用的信息，这些信息称为报头，然后才传给下一层，可将加上报头想象为套上一层信封。因此到了最底层时，原本的数据已经套上了七层信封，而后通过网线、电话线、光纤等介质，传送到接收端。

接收端接收到数据后，从最底层向上层传送，每经过一层就拆掉一层信封（即去除该层所认识的报头），直到最上层，数据便恢复成当初从传送端最上层产生时的原貌。

OSI 是一个理想的模型，因此一般网络系统只涉及其中的几层，很少有系统能够具有所有的7层，并完全遵循它的规定。

2、OSI 的核心技术​

  • 分层结构

把一个网络系统分成若干层，每一层都去实现不同的功能，每一层的功能都以协议形式正规描述，协议定义了某层同远方一个对等层通信所使用的一套规则和约定。

  • 虚拟通信

从概念上来讲，每一层都与一个远方对等层通信，但实际上该层所产生的协议信息单元是借助于相邻下层所提供的服务传送的。这种对等层之间的通信称为虚拟通信。

  • 接口通信

每一层对于上一层来讲是透明的，上层只需要使用下层提供的接口，并不关心下层是如何实现的

3、七层模型详解​

3-1、应用层​

  • 含义：OSI 参考模型中最靠近用户的一层，是为计算机用户提供应用接口，也为用户直接提供各种网络服务。

  • 具体功能：文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端。

3-2、表示层​

  • 含义：表示层提供各种用于应用层数据的编码和转换功能，确保一个系统的应用层发送的数据能被另一个系统的应用层识别。

  • 具体功能：数据格式化，代码转换，数据加密。

3-3、会话层​

  • 含义：会话层就是负责建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话。该层的通信由不同设备中的应用程序之间的服务请求和响应组成。

  • 具体功能：解除或者建立与别的接点的联系。

3-4、传输层​

  • 含义：传输层建立了两台主机端到端的通信，作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务，包括处理差错控制和流量控制等问题。该层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。TCP 和 UDP 就在这一层，端口号既是这里的“端”。

  • 具体功能：提供端对端的接口。

3-5、网络层​

  • 含义：本层通过 IP 寻址来建立两个节点之间的连接，为源端的运输层送来的分组，选择合适的路由和交换节点，正确无误地按照地址传送给目的端的运输层。就是通常说的 IP 层。这一层就是我们经常说的 IP 协议层，IP 协议是 Internet 的基础。

  • 具体功能：为数据包选择路由。

3-6、数据链路层​

  • 含义：将比特组合成字节，再将字节组合成帧，使用链路层地址（以太网使用MAC地址）来访问介质，并进行差错检测，数据链路层又分为 2 个子层：逻辑链路控制子层（LLC）和媒体访问控制子层（MAC）。MAC 子层处理 CSMA/CD 算法、数据出错校验、成帧等；LLC 子层定义了一些字段使上次协议能共享数据链路层。在实际使用中，LLC 子层并非必需的。

  • 具体功能：传输有地址的帧以及错误检测功能。

3-7、物理层​

  • 含义：实际最终信号的传输是通过物理层实现的。通过物理介质传输比特流。规定了电平、速度和电缆针脚。常用设备有（各种物理设备）集线器、中继器、调制解调器、网线、双绞线、同轴电缆。这些都是物理层的传输介质。

  • 具体功能：使用二进制流的形式传输数据。

二、TCP/IP 五层模型​

1、TCP/IP 的定义​

TCP/IP 是互联网相关的各类协议族的总称，比如：TCP、UDP、IP、FTP、HTTP、ICMP、SMTP 等都属于 TCP/IP 族内的协议。这些协议可以划分为五层，分别为应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。

2、与 OSI 七层模型对应关系​

TCP/IP 五层协议和 OSI 的七层协议对应关系如下：

3、每层对应的工作设备​

每层对应的工作设备：

4、每层的主要协议​

每层对应的主要协议：

三、TCP/IP 四层模型​

TCP/IP 是一个四层的体系结构，它包含应用层、运输层、网络层和网络接口层（包括数据链路层和物理层）,对于计算机网络来说，这一层并没有什么特别新的具体的内容，因此在学习计算机网络原理是往往采用折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构，这样既简洁又能将概念阐述清楚，所以问 TCP/IP 有几层，说四层和五层都不错。

四、模型各层的前端优化​

五、总结​

OSI 七层模型TCP/IP 五层模型TCP/IP 四层模型对应 UDP对应 TCP/IP 协议族的协议
应用层应用层应用层数据HTTP、TFTP、FTP、NFS、WAIS、SMTP
表示层Telnet、Rlogin、SNMP、Gopher
会话层SMTP、DNS
传输层传输层传输层段TCP、UDP
网络层网络层网络层包IP、ICMP、IGMP
数据链路层数据链路层网络接口层帧ARP、RARP、Ethernet、PPP
物理层物理层数据比特流IEEE 802.1A、IEEE 802.2 ~ IEEE 802.11