OSI七层模型与TCP/IP协议

一.为什么要分层

1.分层思想

2.分层的方法

3.分层的好处

二.七层模型

1.七层总结

三.TCP/IP参考模型

1.什么是TCP/IP

2.TCP/IP协议族的组成

3.各层常用协议

4.数据封装、解封装过程

今天梳理一下计算机网络模型的知识

一.为什么要分层

硬件之间、软件之间没有统一标准，单独一台计算机 ，只是一台普通的计算机，全球互联网之间需要通信不同厂商之间的设备无法形成统一的标准

1.分层思想

将复杂的流程分解为几个功能相对单一的子过程

整个流程更加清晰，复杂问题简单化

更容易发现问题并针对性的解决问题

2.分层的方法

每层的功能相对独立，便于排错

上一个功能实现为另一个功能提供必要的服务，形成层次结构

相同或相近的功能仅在一个层次中实现，提高工作效率

下层为上层提供服务

3.分层的好处

1、各层之间是独立的，每一层向上和向下通过层间接口提供服务，无需暴露内部实现

2、灵活性好

3、结构上可分割

4、易于实现和维护

5、能促进标准化工作

二.七层模型

1.七层总结

三.TCP/IP参考模型

1.什么是TCP/IP

TCP/IP（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）

2.TCP/IP协议族的组成

3.各层常用协议

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

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

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）

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

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。

物理层：

IEEE802.3有线局域网（以太网）

IEEE802.11无线局域网标准

4.数据封装、解封装过程

假设pc1应用软件QQ要发送一个消息给pc2

封装

首先pc1的发送消息经过应用层封装，这时的数据称为协议数据单元PDU，应用层封装好的数据传递给传输层处理，传输层收到消息后添加到UDP报文头或者TCP报文头，指定源端口号和目的端口号，这时的数据称为数据段segment，传输层封装好的数据传递给网络层处理，网络层收到消息后添加IP报文头，指定源IP地址和目的IP，这时的数据称为数据包Packet，网络层封装好的数据传递给数据链路层处理，数据链路层收到消息后添加以太网数据帧报文头，指定源MAC地址和目的MAC地址，这时的数据称为数据帧Frame，数据链路层封装好的数据传递给物理层处理，最后帧被转为比特流，通过网络介质传输到pc2。

解封装

pc2收到pc1发送的数据后对报文自底向上逐层进行解封装，pc2通过传输介质收到pc1发到的比特流，首先将比特流转换为数据帧得到源MAC为pc1目的MAC地址为pc2的数据帧，由于目的MAC是自己，因此接收该数据帧并将以太数据帧解封装，传递给网络层处理，网络层收到源ip为pc1目的ip为pc2的数据包，由于目的ip是自己因此接收该数据包，并将ip报文头解封装传递给传输层处理，传输层收到源端口号为pc1目的端口号为pc2的数据段，由于目的端口是自己，因此接收数据段并将UDP报文头解封装，传递给应用层处理，应用层收到数据后解封装就可以得到pc1发来的具体QQ消息。

封装和解封装的概念可以使用寄快递取快递类比，中间的传输介质就是物流公司，寄快递的时候把物品包装起来，取快递的时候需要拆包裹，分别对应的就是数据的封装和解封装过程，源/目的端口号、源/目的MAC地址类比寄件人/收件人、寄件人地址/收件人地址。

单工，半双工和全双工有何区别和联系

单通道：同一时间单方向

半通道：双向不同时

双通道：双向同时