计算机网络体系结构

MrHOPE
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计算机网络体系结构

一、OSI模型

1.OSI创建背景

开放式系统互联通信参考模型（英语：Open System Interconnection Reference Model，缩写为 OSI），简称为OSI模型（OSI model），一种概念模型，由国际标准化组织提出，一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。定义于ISO/IEC 7498-1。在制定计算机网络标准方面，起着重大作用的两大国际组织是：国际电信联盟电信标准化部门，与国际标准组织（ISO），虽然它们工作领域不同，但随着科学技术的发展，通信与信息处理之间的界限开始变得比较模糊，这也成了国际电信联盟电信标准化部门和ISO共同关心的领域。1984年，ISO发布了著名的ISO/IEC 7498标准，它定义了网络互联的7层框架，也就是开放式系统互联参考模型。

OSI模型.png

2.七层模型

OSI/RM协议是由ISO(国际标准化组织）制定的，它有三个基本的功能：提供给开发者一个必须的、通用的概念以便开发完善、可以用来解释连接不同系统的框架 OSI将计算机网络体系结构(architecture）划分七层（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层）

七层.png

3.分层的作用

物理层: 将数据转换为可通过物理介质传送的电子信号 相当于邮局中的搬运工人。

数据链路层: 决定访问网络介质的方式。

在此层将数据分帧，并处理流控制。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址，相当于邮局中的装拆箱工人。

网络层: 使用权数据路由经过大型网络 相当于邮局中的排序工人。

传输层: 提供终端到终端的可靠连接 相当于公司中跑邮局的送信职员。

会话层: 允许用户使用简单易记的名称建立连接 相当于公司中收寄信、写信封与拆信封的秘书。

表示层: 协商数据交换格式 相当公司中简报老板、替老板写信的助理。

应用层: 用户的应用程序和网络之间的接口。

二、TCP/IP参考模型

另外一个著名的模型是 TCP/IP 模型。TCP/IP 是传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）的简称

1.五层模型

五层.png 一、应用层（报文）：支持各种网络应用 二、传输层（数据段）：进程间数据传输

三、网络层（数据包）：源和目的主机数据分组路由转发

四、数据链路层（数据帧）：相邻网络元素（主机、交换机、路由器等）的数据传输：以太网、PPP等

五、物理层（比特流）

（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层）

2.PDU

PDU: Protocol Data Unit,协议数据单元是指对等层次之间传递的数据单位

  • 物理层的 PDU是数据位 bit
  • 数据链路层的 PDU是数据帧 frame
  • 网络层的PDU是数据包 packet
  • 传输层的 PDU是数据段 segment
  • 其他更高层次的PDU是消息 message

应用层 首先将数据分片（ 不可能将整个文件直接传输过去文件过大等因素） 数据

传输层： 接收上一层的分片数据，加入tcp头部地址 变成数据段，（传输层功能）

网络层：接收数据段加入 ip头部 变成 数据包

数据链路层： 接收数据包 加入 MAC 头部 变成 数据帧

物理层：接收数据帧，变成bit流

单元名称.png

三、TCP/IP协议族

1.TCP/IP的组成

协议族组成.png 物理层：

  • IEEE802.3有线局域网（以太网）
  • IEEE802.11无线局域网标准

数据链路层：

  • 点对点协议（Point-to-Point Protocol） PPP协议是目前广域网上应用最广泛的协议之一，它的优点在于简单、具备用户验证能力、可以解决IP分配等。

网络层：

IP协议：（Internet Protocol，网际协议），而 IP 又由四个支撑协议 组成：

  • ARP（地址解析协议）： 是根据IP地址获取物理mac地址的协议

  • RARP（逆地址解析协议）： 是根据物理mac地址获取IP地址的协议

  • ICMP（网际控制报文协议）：ping 网络连通性检测

  • IGMP（网际组管理协议）：一个组播协议，该协议运行在主机和组播路由器之间

    单播：1对1发消息

    组播：只对一部分人发消息

    广播：对所有人发消息

传输层：

  • TCP ：传输控制协议 可靠协议 （安全性高，速度慢）
  • UDP：用户数据报协议 不可靠协议（安全性不高，速度快）

应用层：

  • HTTP（超文本传输协议）：是一个简单的请求-响应协议，现在主要的场景是web服务，就是网页的传输，默认使用tcp的80端口

  • HTTPs：是以安全为目标的 HTTP 通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性，默认使用tcp的443端口

  • FTP文件传输协议：FTP（file File Transfer Protocol）提供交互式的访问，允许客户指明文件的类型与格式，并允许文件具有存取权限，默认使用tcp的20，21端口

  • TFTP简单文件传输协议：是一个小而易于实现的文件传送协议，TFTP只支持文件传输，不支持交互，没有庞大的命令集。也没有目录列表功能，以及不能对用户进行身份鉴别，默认使用udp的69端口

  • SNMP简单网络管理协议：是专门设计用于在 IP 网络管理网络节点（服务器、工作站、路由器、交换机及HUBS等）的一种标准协议，默认使用udp的161端口

  • SMTP简单邮件传输协议：一组用于从源地址到目的地址传送邮件的规则，并且控制信件的中转方式，用于邮件的发送，默认使用tcp的25端口

  • POP3邮局协议版本3：用于邮件的接收，默认使用tcp的110端口

  • telnet远程登陆协议：一种字符模式的终端服务，可以使用户通过网络进入远程主机或网络设备，然后对远程主机或设备进行操作，默认使用tcp的23端口

  • ssh安全的远程登陆协议，默认使用tcp的22端口ssh

  • DNS 域名解析系统：将域名和IP地址相互映射，默认使用tcp和udp的53端口 www.baidu.com ip地址 dns udp tcp 程序 进程： 运行中的程序0-65535

  • DHCP（动态主机配置协议）是一个局域网的网络协议。指的是由服务器控制一段IP地址范围，客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的IP地址和子网掩码，默认使用udp的67和68端口。分配ip地址

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2.数据封装

数据封装（Data Encapsulation），笼统地讲，就是把业务数据映射到某个封装协议的净荷中，然后填充对应协议的包头，形成封装协议的数据包，并完成速率适配。

解封装，就是封装的逆过程，拆解协议包，处理包头中的信息，取出净荷中的业务信息数据封装和解封装是一对逆过程。

封装过程.png

3.设备与层的对应关系

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