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OSI 和 TCP/IP 网络分层模型详解（基础）
一、OSI 七层模型
OSI 七层模型 是国际标准化组织提出一个网络分层模型，其大体结构以及每一层提供的功能如下图所示：
# 既然 OSI 七层模型这么厉害，为什么干不过 TCP/IP 四 层模型呢？
的确，OSI 七层模型当时一直被一些大公司甚至一些国家政府支持。这样的背景下，为什么会失败呢？我觉得主要有下面几方面原因：
- OSI 的专家缺乏实际经验，他们在完成 OSI 标准时缺乏商业驱动力
- OSI 的协议实现起来过分复杂，而且运行效率很低
- OSI 制定标准的周期太长，因而使得按 OSI 标准生产的设备无法及时进入市场（20 世纪 90 年代初期，虽然整套的 OSI 国际标准都已经制定出来，但基于 TCP/IP 的互联网已经抢先在全球相当大的范围成功运行了）
- OSI 的层次划分不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。
# OSI 七层模型虽然失败了，但是却提供了很多不错的理论基础。为了更好地去了解网络分层，OSI 七层模型还是非常有必要学习的。
最后再分享一个关于 OSI 七层模型非常不错的总结图片！
二、TCP/IP 四层模型
TCP/IP 四层模型 是目前被广泛采用的一种模型,我们可以将 TCP / IP 模型看作是 OSI 七层模型的精简版本，由以下 4 层组成：
- 应用层
- 传输层
- 网络层
- 网络接口层
需要注意的是，我们并不能将 TCP/IP 四层模型 和 OSI 七层模型完全精确地匹配起来，不过可以简单将两者对应起来，如下图所示：
1 应用层（Application layer）
应用层位于传输层之上，主要提供两个终端设备上应用程序之间信息交换的服务，它定义了信息交换的格式。
消息会交给下一层传输层来传输 。我们把应用层交互的数据单元称为报文。
应用层协议定义了网络通信规则，对于不同的网络应用需要不同的应用层协议。在互联网中应用层协议很多，如支持 Web 应用的 HTTP
协议，支持电子邮件的 SMTP 协议等等。
2 传输层（Transport layer）
传输层的主要任务就是负责向两台终端设备进程之间的通信提供通用的数据传输服务。 应用进程利用该服务传送应用层报文。“通用的”是指并不针对某一个特定的网络应用，而是多种应用可以使用同一个运输层服务。
运输层主要使用以下两种协议：
- 传输控制协议 TCP（Transmisson Control Protocol）--提供面向连接的，可靠的数据传输服务。
- 用户数据协议 UDP（User Datagram Protocol）--提供无连接的，尽最大努力的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性）。
3 网络层（Network layer）
网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。 在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组和包进行传送。在 TCP/IP 体系结构中，由于网络层使用 IP 协议，因此分组也叫 IP 数据报，简称数据报。
注意 ⚠️：不要把运输层的“用户数据报 UDP”和网络层的“IP 数据报”弄混。
网络层的还有一个任务就是选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分株，能通过网络层中的路由器找到目的主机。
网络接口层（Network interface layer）
我们可以把网络接口层看作是数据链路层和物理层的合体。
三、为什么网络要分层？
说到分层，我们先从我们平时使用框架开发一个后台程序来说，我们往往会按照每一层做不同的事情的原则将系统分为三层（复杂的系统分层会更多）:
- Repository（数据库操作）
- Service（业务操作）
- Controller（前后端数据交互）
复杂的系统需要分层，因为每一层都需要专注于一类事情。网络分层的原因也是一样，每一层只专注于做一类事情。
我想到了计算机世界非常非常有名的一句话，这里分享一下：
计算机科学领域的任何问题都可以通过增加一个间接的中间层来解决，计算机整个体系从上到下都是按照严格的层次结构设计的。
HTTP vs HTTPS（应用层）
# 总结
端口号 ：HTTP 默认是 80，HTTPS 默认是 443。
URL 前缀 ：HTTP 的 URL 前缀是 http://，HTTPS 的 URL 前缀是 https://。
安全性和资源消耗 ：
- HTTP 协议运行在 TCP 之上，所有传输的内容都是明文，客户端和服务器端都无法验证对方的身份。
- HTTPS 是运行在 SSL/TLS 之上的 HTTP 协议，SSL/TLS 运行在 TCP 之上。所有传输的内容都经过加密，加密采用对称加密，但对称加密的密钥用服务器方的证书进行了非对称加密。
- 所以说，HTTP 安全性没有 HTTPS 高，但是 HTTPS 比 HTTP 耗费更多服务器资源。
计算机网络常见知识点&面试题（补充）
应用层有哪些常见的协议？
HTTP 超文本传输协议
超文本传输协议（HTTP，HyperText Transfer Protocol) 主要是为 Web 浏览器与 Web 服务器之间的通信而设计的。当我们使用浏览器浏览网页的时候，我们网页就是通过 HTTP 请求进行加载的，整个过程如下图所示。
HTTP 协是基于 TCP协议，发送 HTTP 请求之前首先要建立 TCP 连接也就是要经历 3 次握手。目前使用的 HTTP 协议大部分都是 1.1。在 1.1 的协议里面，默认是开启了 Keep-Alive 的，这样的话建立的连接就可以在多次请求中被复用了。
另外， HTTP 协议是”无状态”的协议，它无法记录客户端用户的状态，一般我们都是通过 Session 来记录客户端用户的状态。
SMTP 简单邮件传输(发送)协议
推荐几个在线邮箱是否有效检测工具：
https://verify-email.org/
http://tool.chacuo.net/mailverify
https://www.emailcamel.com/
POP3/IMAP 邮件接收的协议
FTP 文件传输协议
Telnet 远程登陆协议
SSH 安全的网络传输协议
SSH（ Secure Shell） 是目前较可靠，专为远程登录会话和其他网络服务提供安全性的协议。利用 SSH 协议可以有效防止远程管理过程中的信息泄露问题。SSH 建立在可靠的传输协议 TCP 之上。
Telnet 和 SSH 之间的主要区别在于 SSH 协议会对传输的数据进行加密保证数据安全性。
TCP 三次握手和四次挥手(面试常客)
为了准确无误地把数据送达目标处，TCP 协议采用了三次握手策略。
TCP 三次握手漫画图解
如下图所示，下面的两个机器人通过 3 次握手确定了对方能正确接收和发送消息(图片来源：《图解 HTTP》)。
- 客户端–发送带有 SYN 标志的数据包–一次握手–服务端
- 服务端–发送带有 SYN/ACK 标志的数据包–二次握手–客户端
- 客户端–发送带有带有 ACK 标志的数据包–三次握手–服务端
为什么要三次握手
三次握手的目的是建立可靠的通信信道，说到通讯，简单来说就是数据的发送与接收，而三次握手最主要的目的就是双方确认自己与对方的发送与接收是正常的。
第一次握手：Client 什么都不能确认；Server 确认了对方发送正常，自己接收正常
第二次握手：Client 确认了：自己发送、接收正常，对方发送、接收正常；Server 确认了：对方发送正常，自己接收正常
第三次握手：Client 确认了：自己发送、接收正常，对方发送、接收正常；Server 确认了：自己发送、接收正常，对方发送、接收正常
所以三次握手就能确认双方收发功能都正常，缺一不可。
在浏览器中输入 url 地址 ->> 显示主页的过程(面试常客)
总体来说分为以下几个过程:
- DNS 解析
- TCP 连接
- 发送 HTTP 请求
- 服务器处理请求并返回 HTTP 报文
- 浏览器解析渲染页面
- 连接结束
状态码
HTTP 是不保存状态的协议, 如何保存用户状态?
HTTP 是一种不保存状态，即无状态（stateless）协议。也就是说 HTTP 协议自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。
那么我们保存用户状态呢？Session 机制的存在就是为了解决这个问题，Session 的主要作用就是通过服务端记录用户的状态。
典型的场景是购物车，当你要添加商品到购物车的时候，系统不知道是哪个用户操作的，因为 HTTP 协议是无状态的。服务端给特定的用户创建特定的 Session 之后就可以标识这个用户并且跟踪这个用户了（一般情况下，服务器会在一定时间内保存这个 Session，过了时间限制，就会销毁这个 Session）。
在服务端保存 Session 的方法很多，最常用的就是内存和数据库(比如是使用内存数据库 redis 保存)。既然 Session 存放在服务器端，那么我们如何实现 Session 跟踪呢？大部分情况下，我们都是通过在 Cookie 中附加一个 Session ID 来方式来跟踪。
Cookie 被禁用怎么办?
最常用的就是利用 URL 重写把 Session ID 直接附加在 URL 路径的后面。
Cookie 的作用是什么? 和 Session 有什么区别？
Cookie 和 Session 都是用来跟踪浏览器用户身份的会话方式，但是两者的应用场景不太一样。
Cookie 一般用来保存用户信息
Session 的主要作用就是通过服务端记录用户的状态。
Cookie 数据保存在客户端(浏览器端)，Session 数据保存在服务器端。
Cookie 存储在客户端中，而 Session 存储在服务器上，相对来说 Session 安全性更高。如果要在 Cookie 中存储一些敏感信息，不要直接写入 Cookie 中，最好能将 Cookie 信息加密，然后使用到的时候再去服务器端解密。
URI （标识）和 URL（定位） 的区别是什么?
- URI(Uniform Resource Identifier) 是统一资源标志符，可以唯一标识一个资源。
- URL(Uniform Resource Locator) 是统一资源定位符，可以提供该资源的路径。它是一种具体的 URI，即 URL 可以用来标识一个资源，而且还指明了如何 locate 这个资源。
URI 的作用像身份证号一样，URL 的作用更像家庭住址一样。URL 是一种具体的 URI，它不仅唯一标识资源，而且还提供了定位该资源的信息。
建议
非常推荐大家看一下 《图解 HTTP》 这本书，这本书页数不多，但是内容很是充实，不管是用来系统的掌握网络方面的一些知识还是说纯粹为了应付面试都有很大帮助。下面的一些文章只是参考。大二学习这门课程的时候，我们使用的教材是 《计算机网络第七版》（谢希仁编著），不推荐大家看这本教材，书非常厚而且知识偏理论，不确定大家能不能心平气和的读完。
