什么是OSI

百度百科定义：

OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互连。一般都叫OSI参考模型，是ISO组织在1985年研究的网络互连模型。该体系结构标准定义了网络互连的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层），即OSI开放系统互连参考模型。

网络七层框架

1. 物理层

物理层是参考模型中的最底层，主要定义了系统的电气、机械、过程和功能标准。如：电压、物理数据速率、最大传输距离、物理联接器和其他的类似特性。物理层的主要功能是利用传输介质为数据链路层提供物理联接，负责数据流的物理传输工作。物理层传输的基本单位是比特流，即0和1，也就是最基本的电信号或光信号，是最基本的物理传输特征。物理层定义了通信网络之间物理链路的电气特性或机械特性，主要负责比特流和电压、光线等传输方式之间建立互换模式，并且依据比特流进行实时性传输，其中比特流记为0或1。

2. 数据链路层

数据链路层是在通信实体间建立数据链路联接，传输的基本单位为“帧”，并为网络层提供差错控制和流量控制服务。数据链路层由MAC(介质访问控制子层)和LLC(逻辑链路控制子层)组成。介质访问控制子层的主要任务是规定如何在物理线路上传输帧。逻辑链路控制子层对在同一条网络链路上的设备之间的通信进行管理。数据链路控制子层主要负责逻辑上识别不同协议类型，并对其进行封装。也就是说数据链路控制子层会接受网络协议数据、分组的数据报并且添加更多的控制信息，从而把这个分组传送到它的目标设备。

3. 网络层

网络层主要为数据在节点之间传输创建逻辑链路，通过路由选择算法为分组选择最佳路径，从而实现拥塞控制、网络互联等功能。网络层是以路由器为最高节点俯瞰网络的关键层，它负责把分组从源网络传输到目标网络的路由选择工作。互联网是由多个网络组成在一起的一个集合，正是借助了网络层的路由路径选择功能，才能使得多个网络之间的联接得以畅通，信息得以共享。网络层提供的服务有面向联接和面向无联接的服务两种。面向联接的服务是可靠的联接服务，是数据在交换之前必须先建立联接，然后传输数据，结束后终止之前建立联接的服务。网络层以虚电路服务的方式实现面向联接的服务。面向无联接的服务是一种不可靠的服务，不能防止报文的丢失、重发或失序。面向无联接的服务优点在于其服务方式灵活方便，并且非常迅速。网络层以数据报服务的方式实现面向无联接的服务。

4. 传输层

传输层是网络体系结构中高低层之间衔接的一个接口层。传输层不仅仅是一个单独的结构层，而是整个分析体系协议的核心。传输层主要为用户提供End—to—End(端到端)服务，处理数据报错误、数据包次序等传输问题。传输层是计算机通信体系结构中关键一层，它向高层屏蔽了下层数据的通信细节，使用户完全不用考虑物理层、数据链路层和网络层工作的详细情况。传输层使用网络层提供的网络联接服务，依据系统需求可以选择数据传输时使用面向联接的服务或是面向无联接的服务。

5. 会话层

会话层的主要功能是负责维护两个节点之间的传输联接，确保点到点传输不中断，以及管理数据交换等功能。会话层在应用进程中建立、管理和终止会话。会话层还可以通过对话控制来决定使用何种通信方式，全双工通信或半双工通信。会话层通过自身协议对请求与应答进行协调。会话层主要是管理不同主机上不同进程的通信内容，打造更加完整的协调机制，从而确保用户之间无论是建立对话还是释放会话连接，都能最大程度保证数据交换的及时性和规范性。

6. 表示层

表示层为在应用过程之间传送的信息提供表示方法的服务。表示层以下各层主要完成的是从源端到目的端可靠地的数据传送，而表示层更关心的是所传送数据的语法和语义。表示层的主要功能是处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，主要包括数据格式变化、数据加密与解密、数据压缩与解压等。在网络带宽一定的前提下数据压缩的越小其传输速率就越快，所以表示层的数据压缩与解压被视为掌握网络传输速率的关键因素。表示层提供的数据加密服务是重要的网络安全要素，其确保了数据的安全传输，也是各种安全服务最为重视的关键。表示层为应用层所提供的服务包括：语法转换、语法选择和联接管理。

7. 应用层

应用层是OSI模型中的最高层，是直接面向用户的一层，用户的通信内容要由应用进程解决，这就要求应用层采用不同的应用协议来解决不同类型的应用要求，并且保证这些不同类型的应用所采用的低层通信协议是一致的。应用层中包含了若干独立的用户通用服务协议模块，为网络用户之间的通信提供专用的程序服务。需要注意的是应用层并不是应用程序，而是为应用程序提供服务。

网络七层协议

7、应用层（Application Layer）

常用协议：HTTP、ETP、SMTP、POP3、TELNET、NNTP、IMAP4、FINGER

6、表示层（Presentation Layer）

常用协议：LPP、NBSSP

5、会话层（Session Layer）

常用协议：SSL、TLS、DAP、LDAP

4、传输层（Transport Layer）

常用协议：TCP、UDP

3、网络层（Network Layer）

常用协议：IP、ICMP、RIP、IGMP、OSPE

2、数据链路层（Data Link Layer）

常用协议：以太网、网卡、交换机、PPTP、L2TP、ARP、ATMP

1、物理层（Physical Layer）

常用协议：物理线路、光纤、中继器、集线器、双绞线

TCP/IP四层模型

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协议在一定程度上参考了OSI的体系结构。OSI模型共有七层，但是比较复杂，所以在TCP/IP协议中，它们被简化为了四个层次。

链路层：负责封装和解封装IP报文，发送和接受ARP/RARP报文等。

网络层：负责路由以及把分组报文发送给目标网络或主机。

传输层：负责对报文进行分组和重组，并以TCP或UDP协议格式封装报文。

应用层：负责向用户提供应用程序，比如HTTP、FTP、Telnet、DNS、SMTP等。

底层协议

应用层: (典型设备:应用程序，如FTP，SMTP ，HTTP)

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)动态主机分配协议，使用 UDP 协议工作，主要有两个用途：给内部网络或网络服务供应商自动分配 IP 地址，给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。实现即插即用连网。
BOOTP (BOOTstrapProtocol) 引导程序协议/ 自举协议，使用UDP 来使一个无盘工作站自动获取配置信息。静态的配置协议 DNS （Domain Name System ）域名解析<端口号53>
FTP （File Transfer Protocol ）文件传输协议<端口号21>减少或消除不同操作系统下处理文件的不兼容性。
Gopher （The Internet Gopher Protocol ）网际Gopher 协议
HTTP （Hypertext Transfer Protocol ）超文本传输协议 <端口号 80>，面向事务的应用层协议。
IMAP4 (Internet Message Access Protocol 4) Internet 信息访问协议的第 4 版本
IRC （Internet Relay Chat ）网络聊天协议
NNTP （Network News Transport Protocol ）网络新闻传输协议
XMPP 可扩展消息处理现场协议
POP3 (Post Office Protocol 3) 即邮局协议的第3 个版本，用于接受邮件。
SIP()信令控制协议
SMTP （Simple Mail Transfer Protocol ）简单邮件传输协议 <端口号25> 用于发送邮件。
SNMP (Simple Network Management Protocol),简单网络管理协议
SSH （Secure Shell ）安全外壳协议
TELNET 远程登录协议 <端口号23>
RPC （Remote Procedure Call Protocol ）（RFC- 1831）远程过程调用协议
RTCP （RTP Control Protocol ）RTP 控制协议
RTSP （Real Time Streaming Protocol ）实时流传输协议
TLS （Transport Layer Security Protocol ）安全传输层协议
SDP( Session Description Protocol ）会话描述协议
SOAP （Simple Object Access Protocol ）简单对象访问协议

GTP 通用数据传输平台

STUN （Simple Traversal of UDP over NATs ，NAT 的UDP 简单穿越）是一种网络协议
NTP （Network Time Protocol ）网络校时协议。

传输层: (典型设备: 进程和端口) 数据单元：数据段（Segment）

TCP （Transmission Control Protocol ）传输控制协议提供可靠的面向连接的服务，传输数据前须先建立连接，结束后释放。可靠的全双工信道。可靠、有序、无丢失、不重复。
UDP (User Datagram Protocol ）用户数据报协议发送数据前无需建立连接，不使用拥塞控制，不保证可靠交付，最大努力交付。
DCCP （Datagram Congestion Control Protocol ）数据报拥塞控制协议
SCTP （STREAM CONTROL TRANSMISSION PROTOCOL ）流控制传输协议
RTP(Real-time Transport Protocol ）实时传送协议
RSVP （Resource ReSer Vation Protocol ）资源预留协议

PPTP ( Point to Point Tunneling Protocol ）点对点隧道协议

网络层: (典型设备:路由器，防火墙、多层交换机) 数据单元：数据包（Packet ）

IP (IPv4 · IPv6) (Internet Protocol) 网络之间互连的协议
ARP (Address Resolution Protocol) 即地址解析协议，实现通过IP 地址得知其物理地址。
RARP (Reverse Address Resolution Protocol)反向地址转换协议允许局域网的物理机器从网关服务器的 ARP 表或者缓存上请求其 IP地址。
ICMP (Internet Control Message Protocol ）Internet 控制报文协议。它是TCP/IP 协议族的一个子协议，用于在IP 主机、路由器之间传递控制消息。

ICMPv6 :

IGMP (Internet Group Management Protocol) Internet 组管理协议,是因特网协议家族中的一个组播协议，用于 IP 主机向任一个直接相邻的路由器报告他们的组成员情况。
RIP (Router information protocol) 路由信息协议是一种在网关与主机之间交换路由选择信息的标准。
OSPF (Open Shortest Path Firs)开放式最短路径优先,分布式链路状态协议。
BGP（Border Gateway Protocol ）边界网关协议，用来连接Internet 上独立系统的路由选择协议.采用路径向量路由选择协议。
IS-IS （Intermediate System to Intermediate System Routing Protocol ）中间系统到中间系统的路由选择协议.
IPsec (IP Secure) “Internet 协议安全性”是一种开放标准的框架结构，通过使用加密的安全服务以确保在 Internet 协议 (IP) 网络上进行保密而安全的通讯。

数据链路层: (典型设备: 网卡，网桥，交换机) 数据单元：帧（Frame）

ARQ（Automatic Repeat-reQuest ）自动重传请求协议，错误纠正协议之一，包括停止等待ARQ 协议和连续ARQ 协议，错误侦测、正面确认、逾时重传与负面确认继以重传等机制。

停止等待协议：

CSMA/CD(Carrrier Sense Multiple Access with Collision Detection)载波监听多点接入/碰撞检测协议。总线型网络，协议的实质是载波监听和碰撞检测。载波监听即发数据前先检测总线上是否有其他计算机在发送数据，如暂时不发数据，避免碰撞。碰撞检测为计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。
PPP(Point-to-Ponit Protocol)点对点协议面向字节，由三部分组成：一个将IP 数据报封装到串行链路的方法；一个用于建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议
LCP(Link Control Protocol) ：一套网络控制协议NCP 。
HDLC （High-Level Data Link Control ）高级数据链路控制同步网上传输数据、面向比特的数据链路层协议。
ATM （Asynchronous Transfer Mode ）异步传递方式，建立在电路交换和分组交换的基础上的一种面向连接的快速分组交换技术。 “异步”是指将ATM 信元“异步插入”到同步的 SDH 比特流中。如同步插入则用户在每帧中所占的时隙相对位置固定不变。“同步”是指网络中各链路上的比特流都是受同一非常精确的主时钟的控制。Wi-Fi 、WiMAX 、DTM 、令牌环、以太网、FDDI 、帧中继、 GPRS 、 EVDO 、HSPA 、L2TP 、ISDN

物理层:(典型设备：中继器，集线器、网线、HUB) 数据单元：比特（Bit）

以太网物理层、调制解调器、PLC 、SONET/SDH 、G.709 、光导纤维、同轴电缆、双绞线

底层设备

物理层

主要负责将数字信号转换为物理信号，并通过物理媒介进行传输。

设备包括：集线器（Hub）、中继器（Repeater），网卡（Network Interface Card，NIC），网线，光纤，atm线缆等。

网卡（Network Interface Card，NIC）：网卡是计算机连接网络的接口设备，它将计算机内部的数字信号转换为物理信号并发送到网络上。网卡通常使用的是以太网技术，它能够实现对传输介质的控制，如发送和接收数据帧、校验错误等。

中继器（Repeater）：中继器是用于放大和重复信号的设备，可以延长信号传输距离。它接收到一个信号后，将其放大并重新发送出去，使信号能够在更远的距离内传输。

集线器（Hub）：集线器也是用于放大和重复信号的设备，但它可以同时连接多个设备。集线器会将收到的数据帧广播到所有连接的设备，因此容易发生冲突，而且传输效率比较低。

数据链路层

主要负责将数据帧从一个节点传输到另一个节点，并确保传输的可靠性。

设备包括：网桥（Bridge），交换机（Switch），网卡（Network Interface Card，NIC）等。

网桥（Bridge）：网桥是用于连接两个网络的设备，它能够学习和识别MAC地址，并将数据帧转发到目标地址所在的网络中。网桥能够控制数据流量，提高网络传输效率。

交换机（Switch）：交换机是一种基于MAC地址进行转发的数据链路层设备，它能够连接多个设备并进行数据帧的交换。交换机能够识别MAC地址并将数据帧转发到目标地址所在的端口，从而提高网络传输效率。

网卡（Network Interface Card，NIC）：网卡在数据链路层也扮演着重要的角色，它能够识别数据帧的MAC地址，并将数据帧传输到目标地址所在的网络中。在数据链路层，网卡还能够进行流量控制和差错检测等操作。

网络层

主要负责在不同的网络之间进行数据传输和路由选择。

设备包括：路由器，交换机，防火墙等。

路由器是网络层设备，主要作用是将数据包从源地址传输到目的地址。它的工作原理是通过查找路由表，选择最佳路径将数据包传输到目标网络中。与交换机不同，路由器能够在不同的网络之间进行数据传输，因此它通常是不同网络之间的网络连接点。

路由器通常会使用一些协议来构建和维护路由表，比如常见的动态路由协议有RIP、OSPF、BGP等。路由器也可以进行一些高级的功能，比如NAT、VPN等，用于网络安全和管理。

交换机是数据链路层设备，主要作用是将数据包在网络中传输。它的工作原理是将数据包从一个端口接收，然后根据MAC地址表将数据包传输到另一个端口，以此实现局域网内设备之间的通信。

交换机通常会使用一些协议来构建和维护MAC地址表，比如常见的协议有STP、VTP、LAG等。交换机还可以进行一些高级的功能，比如QoS、VLAN等，用于网络管理和安全。

传输层和应用层主要是在主机内部完成的，没有特别的硬件设备。

传输层

设备包括：网关（Gateway），端口，TCP/IP协议栈等。

端口：在主机上，每个运行的应用程序都会打开一个或多个端口，用于标识应用程序和它所使用的传输协议。传输层通过端口来区分不同的应用程序和协议，保证它们之间的数据不会混淆。比如，HTTP协议使用80号端口，FTP协议使用20和21号端口。

TCP/IP协议栈：传输层主要负责实现可靠的数据传输，其中TCP是最常用的传输层协议。TCP协议通过连接的方式来确保数据的可靠传输，因此需要在传输层实现三次握手等一系列复杂的过程。在主机上，TCP/IP协议栈是实现传输层功能的主要软件组件。

应用层

设备包括：服务器、客户端，应用程序，API和SDK等。

应用程序：应用层主要是为各种应用程序提供服务，因此应用程序本身就是应用层的主要设备。比如，Web浏览器、电子邮件客户端、FTP客户端等都是应用层的典型设备。

API和SDK：应用层还提供了一系列的API和SDK，用于帮助开发者快速地开发各种网络应用程序。比如，Java提供的Socket API可以帮助开发者实现基于TCP/IP的网络应用程序。

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