网络分层模型

OSI 参考模型

OSI参考模型（OSI/RM）的全称是开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM），它是由国际标准化组织（International Standard Organization，ISO）提出的一个网络系统互连模型。

• 在这个 OSI 七层模型中，每一层都为其上一层提供服务和访问接口

• 不同主机之间的相同层称为对等层

• 对等层之间互相通信需要遵守一定的规则，如通信的内容、通信的方式，我们将其称为协议（Protocol）。

• 我们将某个主机上运行的某种协议的集合称为协议栈。主机正是利用这个协议栈来接收和发送数据的。

• OSI 参考模型通过将协议栈划分为不同的层次，可以简化问题的分析、处理过程以及网络系统设计的复杂性。

OSI 参考模型中各层的作用

物理层Physical Layer

• 利用传输介质为数据链路层提供物理信道，传输二进制数据
• 数据的单位称为比特bit

数据链路层Data Link Layer

相邻节点

• 物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、检错重发等。控制帧在物理信道的传输
• 数据的单位称为帧frame
• 协议
  • ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）IP地址映射到MAC地址
  • RARP（Reverse Address Resolution Protocol，逆地址解析协议）

网络层Network Layer

不相邻节点

• 将传输层数据封装成包，并根据IP地址选择路由路径并在网络中传输
• 数据的单位称为包packet
• 协议
  • IP 协议（Internet Protocol，网际协议）
    1. IP协议是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则
    2. IP协议屏蔽了下层各种物理子网的差异，向上层提供给统一格式的IP数据报
    3. IP数据报传送使用非连接式的传送方式。非连接式的传送方式是指IP传送时，源设备与目的设备双方不必事先连接，即可将IP数据报送达。即源设备完全不用理会目的设备，而只是单纯地将IP数据报逐一送出。至于目的设备是否收到每个信息包、是否收到正确的信息包等，则由上层的协议(例如TCP)来负责检查
  • ICMP 协议（Internet Control Message Protocol，网际控制报文协议）
  • IGMP 协议（Internet Group Management Protocol，网际组管理协议）

传输层Transport Layer

• 提供端对端的接口，向两个主机中进程之间的通信提供服务，根据协议可向会话层交付可靠的网络连接，同时对于高层屏蔽了低层的技术细节

• 数据的单位称为数据段Segment或报文

• 协议

  • TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议

    1. 面向连接（握手繁琐）
    2. 可靠交付，保证数据的完整和顺序无差错
    3. 单播点对点
    4. 头部较大——20字节
    5. 队头阻塞

  • UDP（User Datagram Protocol）用户数据协议

    1. 面向报文（无需握手，对应用层交下来的报文，添加首部后直接向下交付IP层）
    2. 不可靠交付，数据发送不受丢包和网络波动影响
    3. 单播和广播，
    4. 头部较小——8字节
    5. 直播，在线会议，语音，即时通信
    6. 没有拥塞机制

会话层Session Layer

• 管理表示层之间的连接（会话）
• 组织和协调两个会话进程之间的通信,并对数据交换进行管理

表示层Presentation Layer

• 处理数据编码、数据格式转换和加密解密

应用层Application Layer

• 应用程序访问网络服务的接口
• 协议
  • HTTP（Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议）
  • FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）
  • 邮件相关的POP3（Post Office Protocol - V3）和SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议）

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TCP/IP 分层模型

• TCP/IP 分层模型（TCP/IP Layering Model）被称作因特网分层模型(Internet Layering Model)、因特网参考模型(Internet Reference Model)

TCP/IP 中各层的作用

链路层

对应着 OSI/RM 的数据链路层+物理层

网络层

传输层

应用层

对应OSI/RM 的表示层+会话层+应用层