OSI七层模型与TCP\IP协议

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OSI七层模型与TCP\IP协议

OSI是由国际标准化组织（ISO）于1984年颁布的开放系统互连参考模型，是一个开放式体系结构将网络分为七层

一、为什么要进行人为的划分，区分出来的目的是什么？

1、层次划分的优点：

  1. 复杂问题简单化
  2. 便于排查故障
  3. 统一标准

2、层次划分的方法

  1. 网络的每层应当具有相对独立的功能（便于排错）这个功能用不了 必然是你这层处理问题
  2. 梳理功能之间的关系，使上一个功能可以实现为另一个功能提供必要的服务，从而形成系统的层次结构， 环环相扣（紧密联系）
  3. 为提高系统的工作效率，相同或相近的功能仅在一个层次中实现，而且尽可能在较高的层次中实现
  4. 每一层只为相邻的上一层提供服务

二、OSI七层模型

七层划分为：应用层(Application)、表示层(Presentation)、会话层(Session)、传输层(Transprot)、网络层(Network)、数据链路层(Data Link)、物理层(Physical)。

  • 应用层------ 网络服务与最终用户的一个接口（用户操作）指定各种的应用协议，人机交互窗口，把人的语言输 入到计算机中（qq聊天输入字符）

  • 表示层------数据的表示、安全、压缩（人的语言翻译成计算机）将接收到的数据翻译成二进制数据，并指定数据的存储格式、加密格式，解密等等工作

  • 会话层------建立、管理、中止会话  是否允许建立会话连接，建立了不同操作系统的之间的会话，通过一些协议去判断是否符合 确定你的两个软件之间是否可以进行通信（两个微信之间进行通信）

  • 传输层------ 定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验 将上层数据分片并加上端口号封装成数据段，或通过对报文头中的端口识别，实现网络中不同主机上的用户进程之间的数据通信。

  • 网络层------定义逻辑地址、实现不同网络之间的寻 址，理论选择转发数据的最佳路径将上层数据加上源和目的方的逻辑（IP）地址封装成 数据包，实现数据从源端到目的端的传输 （分拣员，分拣到底数据走哪条路更快）

  • 数据链路层--------建立逻辑连接、进行硬件地址寻 址、差错校验等功能（交换机、网卡）将上层数据加 上源和目的方的物理(MAC）地址封装 成数据帧，MAC地址是用来标识网卡的物理地址，建立数据链路;当发现数据错误时，可以重传数据帧。

  • 物理层------建立、维护、断开物理连接 报文头部和上层数据信息都是由二进制数组成的，物理层将这些二进制数字组成的比特流转换成电信号在网络中传输。

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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） 数据变成bit流

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，变成信号

总结

层次模型作用数据单元主要设备
物理层建立、维护、断开物理连接比特流网卡
数据链路层进行硬件地址寻址，差错校验等功能数据帧交换机
网络层进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择数据包路由器
传输层定义传输数据的协议端口号，以及流量和差错校验数据段防火墙
会话层建立、管理、中止会话message计算机
表示层数据的表示、压缩、格式化、加密message计算机
应用层网络服务与最终用户的一个接口message计算机

  • 应用层、表示层、会话层为高三层，是面向用户的

  • 网络层、数据链路层、物理层为低三层，是面向硬件的

  • 网络层及以下的通信为点到点通信（主机与主机）

  • 传输层的通信为端到端（端口到端口）

3、TCP/IP 参考模型

TCP/IP 是传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）的简称

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP协议不仅仅指的是TCP 和IP两个协议，而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇， 只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。

  • TCP/IP 4层模型（思科）
  • TCP/IP 5层模型（华为） src=http___img-blog.csdnimg.cn_20200224191737902.png_x-oss-process=image_watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMwNDM1OTQx,size_16,color_FFFFFF,t_70&refer=http___img-blog.cs.webp

4、TCP/IP协议族的组成

模型层协议
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Point-to-Point Protocol
网络层IP （ICMP IGMP ARP RARP）
传输层TCP UDP
应用层HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS

网络层：

IP协议：（Internet Protocol，网际协议）：

  • ARP： 是将IP地址转换成物理mac地址 的协议
  • RARP：将IP地址 转换成mac地址
  • ICMP：ping 网络连通性检测 检测网络连通性

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（tcp端口）：超文本传输协议 端口号：80
  • https（tcp端口）：加密超文本传输协议 端口号：443
  • FTP（tcp端口）：文件传输协议 端口号：20/21
  • ssh（tcp端口）：安全的远程登陆协议 端口号：22
  • telnet（tcp端口）：远程登陆协议 端口号：23
  • TFTP（udp端口）：简单文件传输协议 端口号：69
  • DNS（tcp和udp端口）：域名解析系统 端口号：53

理想的网络设计

  • 核心层--------高速转发数据包（流量高速转）-------三层交换机、路由器、防火墙 网络层
  • 汇聚层---------流量控制、转发数据-（对流量）-------三层交换机 网络 层
  • 接入层---------提供尽可能多的接口（20接口）------二层交换机 数据链路层

5、数据解封装

5.1、数据装封

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  • 应用层：原始数据
  • 传输层：接收上一层的数据段，在数据段前封装TCP头部（数据段）
  • 网络层：接收上一层的数据包，在数据包前加入IP头部（数据包）
  • 数据链路层：接收上一层的数据包，在数据包前加入MAC头部（数据帧）
  • 物理层： 比特流转化为电信号在网络中传输 （比特流）

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  • 物理层：将电信号转化为二进制数据，并将其送至数据链路层；
  • 数据链路层：查看目标MAC地址，判断其是否与自己的MAC地址吻合。若吻合，则拆掉MAC头部，将剩余数据传输至上一层；若不吻合，则丢弃数据；
  • 网络层：查看目标IP地址，地址是自己的，就拆掉IP头部，继续传输至上一层；地址不是自己的，就丢弃数据；
  • 传输层：根据TCP头部判断数据段送往哪里，之后将被分组的数据段重组，传送至应用层；
  • 应用层：还原成原始信息
  1. 报文：头部加上层数据
  2. 传输层：数据段
  3. 网络层：数据包
  4. 数据链路层：数据帧
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