一。OSI参考模型

1.谁开发了OSI模型？

        国际标准化组织（ISO）开发了开放系统互连（OSI）模型。它将网络通信分为七层。在此模型中，第1-4层被认为是下层，主要关注数据的移动。第5-7层（称为上层）包含应用程序级别的数据。网络的运行有一个基本原则：“传递”。每一层负责一个非常具体的工作，然后将数据传递到下一层。

2.OSI七层模型的分层结构

       OSI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、应用层），即ISO开放互连系统参考模型。

 

1.应用层

          OSI模型的最高层-应用层，它处理应用程序用于与网络通信的技术。该层的名称是有点令人困惑，因为应用程序（如Excel或Word）实际上不是该层的一部分。而是，应用层表示应用程序与网络交互的级别，使用编程接口请求网络服务。HTTP是最常用的应用程序层协议之一，它代表超文本传输协议。HTTP是万维网的基础。

2.表示层

          表示层负责将网络发送的数据从一种表示形式转换为另一种表示形式。例如，表示层可以应用复杂的压缩技术，以便在网络上发送时，需要较少的数据字节来表示信息。在传输的另一端，传输层则对数据进行解压缩。

           这一层通过从应用到网络格式的转换，提供了不受数据表示差异（如加密）影响的独立性，反之亦然。表示层将数据转换为应用层可以接受的形式。该层对要在网络上发送的数据进行格式化和加密，使数据不受兼容性问题的影响。它有时被称为语法层。

3.会话层

          会话层允许不同主机之间建立会话联系。

          会话层建立、管理和终止网络节点之间的连接。在网络上传输数据之前，必须先建立会话。会话层确保正确建立和维护这些会话。它提供全双工，半双工或单工操作，并建立检查点、延期、终止和重新启动过程。OSI模型使该层负责会话的正常关闭（这是TCP协议的一个属性），同时还负责会话检查点和恢复，这在Internet协议套件中通常不使用。会话层通常在使用远程过程调用的应用环境中显式实现。

4.传输层

          传输层的主要功能是实现网络中不同主机上用户进程之间的数据通信。

           传输层是一台网络计算机与另一台网络计算机进行通信的基本层。。传输层是最流行的网络协议之一，传输控制协议（TCP）的地方。传输层的主要目的是确保数据包在网络中可靠无误地移动。传输层通过在网络设备之间建立连接，确认数据包的接收并重新发送未收到的或到达时已损坏的数据包来实现此目的。

           在许多情况下，传输层协议将大的消息分成较小的数据包，可以有效地在网络上发送。传输层协议在接收端重组消息，确保一次传输中包含的所有数据包都能收到，并且没有数据丢失。

5.网络层

          网络层的主要功能是实现数据从源端到目的端的传输。

          网络层负责在网络中进行网络消息的路由。网络层的一个重要功能是逻辑寻址。每个网络设备都有一个物理地址，称为MAC地址（见第2层）。当你为电脑买了一块网卡时，该网卡的MAC地址是不能改变的。但是，如果你想使用一些其他的寻址系统，来引用你的计算机和其他设备，第3层网络层就是你可以设置所谓的 “逻辑地址 “的地方。逻辑地址为网络设备提供了一个位置，可以使用您分配的地址在网络上对其进行访问。

        逻辑地址可以由IP或IPX等网络层协议创建和使用。网络层协议将逻辑地址转换为MAC地址。

         例如，如果您使用IP作为网络层协议，则会为网络上的设备分配IP地址，例如107.210.76.30。由于IP协议在第3层上运行以实际发送数据包，因此IP需要将设备的IP地址转换为正确的MAC地址。您可以使用“ ipconfig / all ” 命令查找计算机或其他设备的IP地址。

         解析IP地址后，我们现在需要设置路由，将数据包移动到目的地。当一个网络上的数据包需要发送到另一个网络上的计算机时，路由就会发挥作用。

6.数据链路层

          数据链路层是我们开始对要通过网络发送的内容赋予意义或智能的地方。数据链路层上的协议解决了以下问题，例如要发送的数据包的大小，要传送的每个数据包的寻址方式，使其到达预定的接收方，以及一种确保不超过一个节点尝试同时向接收方发送数据包的方法。

数据链路层提供了错误检测和纠正功能，以确保发送的数据与接收的数据相同。如果错误无法纠正，数据链接标准需要规定如何将错误告知节点，以便它可以重新发送出错的数据。

每个节点(网络接口卡–NIC)在数据链路层有一个地址，称为媒体访问控制地址，通常称为MAC地址。这是实际的硬件地址，是由设备制造商分配的。您可以通过打开命令窗口并运行’ ipconfig / all ‘ 命令来找到设备的MAC地址。

▣ 第2层数据链路示例包括PPP，FDDI，ATM，IEEE 802.5 / 802.2，IEEE 802.3 / 802.2，HDLC，帧中继。

7.物理层

          物理层的主要功能是完成相邻节点之间原始比特流的传输。

           从OSI模型的最底层开始是物理层。物理层规定了在载体上发送和接收数据的硬件方法，包括定义电缆，网卡和物理方面。快速以太网，RS232和ATM是具有物理层组件的协议。它解决了网络的物理特征。这包括用于将所有物体连接在一起的电缆类型。所使用的连接器的类型，电缆的长度等。例如，用于100BaseT电缆的以太网标准规定了双绞线电缆的电气特性，连接器的尺寸和形状，电缆的最大长度。

物理层还规定了用于通过电缆将数据从一个网络节点传输到另一个网络的信号的电气特性。除了‘0’或‘1’的二进制特征外，信号没有任何特殊的含义。OSI模型上层将为在物理层传输的比特分配含义。

网络中使用的一种非常重要的物理层设备是网络TAP。网络TAP是一种硬件设备，用于复制网络链路上的流量并将副本重定向到故障排除和分析工具，即使TAP断电也不会中断流量或引入故障点。  

3.OSI七层模型协议

 

1.应用层：TELNET、FTP、TFTP、SMTP、SNMP、HTTP、BOOTP、DHCP、DNS（注：DNS使用的传输协议既可为TCP又可为UDP）

2.表示层： 文本：ASCII，EBCDIC 图形：TIFF，JPEG，GIF，PICT 声音：MIDI，MPEG，QUICKTIME

3.会话层：Socket、NFS、SQL、RPC 、X-WINDOWS、ASP（APPTALK会话协议）、SCP

4.传输层：TCP、UDP、SPX

5.网络层：IP、IPX、ICMP、RIP、OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)

6.数据链路层：SDLC、HDLC、PPP、STP（Spanning Tree Protocol）、帧中继

7.物理层：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45

4.OSI七层模型各层使用的网络设备

第一层：物理层，主要设备：中继器、集线器。

第二层：数据链路层，主要设备：二层交换机、网桥。

第三层：网络层，主要设备：路由器。

后四层依次为：传输层、会话层、表示层、应用层。后四层主要是计算机软件控制。

二。TCP/IP协议簇

1.参考模型

          TCP/IP是一组用于实现网络互连的通信协议。Internet网络体系结构以TCP/IP为核心。基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次，它们分别是：网络访问层、网际互联层（主机到主机）、传输层、和应用层。

 

1. 应用层

应用层对应于OSI参考模型的高层，为用户提供所需要的各种服务，例如：FTP、Telnet、DNS、SMTP等.

2. 传输层

传输层对应于OSI参考模型的传输层，为应用层实体提供端到端的通信功能，保证了数据包的顺序传送及数据的完整性。该层定义了两个主要的协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP).

TCP协议提供的是一种可靠的、通过“三次握手”来连接的数据传输服务；而UDP协议提供的则是不保证可靠的（并不是不可靠）、无连接的数据传输服务.

3. 网际互联层

网际互联层对应于OSI参考模型的网络层，主要解决主机到主机的通信问题。它所包含的协议设计数据包在整个网络上的逻辑传输。注重重新赋予主机一个IP地址来完成对主机的寻址，它还负责数据包在多种网络中的路由。该层有三个主要协议：网际协议（IP）、互联网组管理协议（IGMP）和互联网控制报文协议（ICMP）。

IP协议是网际互联层最重要的协议，它提供的是一个可靠、无连接的数据报传递服务。

4. 网络接入层（即主机-网络层）

网络接入层与OSI参考模型中的物理层和数据链路层相对应。它负责监视数据在主机和网络之间的交换。事实上，TCP/IP本身并未定义该层的协议，而由参与互连的各网络使用自己的物理层和数据链路层协议，然后与TCP/IP的网络接入层进行连接。地址解析协议（ARP）工作在此层，即OSI参考模型的数据链路层。

 

2.每层的数据单元（pdu）

物理层：比特流（bits）

数据链路层：数据帧（frame）

网络层：数据包（package）

传输层：数据段（segment）

三。OSI模型对比TCP/IP模型

 

共同点

（1）OSI参考模型和TCP/IP参考模型都采用了层次结构的概念。

（2）都能够提供面向连接和无连接两种通信服务机制。

不同点

（1）OSI采用的七层模型，而TCP/IP是四层结构。

（2）TCP/IP参考模型的网络接口层实际上并没有真正的定义，只是一些概念性的描述。而OSI参考模型不仅分了两层，而且每一层的功能都很详尽，甚至在数据链路层又分出一个介质访问子层，专门解决局域网的共享介质问题。

（3）OSI模型是在协议开发前设计的，具有通用性。TCP/IP是先有协议集然后建立模型，不适用于非TCP/IP网络。

（4）OSI参考模型与TCP/IP参考模型的传输层功能基本相似，都是负责为用户提供真正的端对端的通信服务，也对高层屏蔽了底层网络的实现细节。所不同的是TCP/IP参考模型的传输层是建立在网络互联层基础之上的，而网络互联层只提供无连接的网络服务，所以面向连接的功能完全在TCP协议中实现，当然TCP/IP的传输层还提供无连接的服务，如UDP；相反OSI参考模型的传输层是建立在网络层基础之上的，网络层既提供面向连接的服务，又提供无连接的服务，但传输层只提供面向连接的服务。

（5）OSI参考模型的抽象能力高，适合与描述各种网络；而TCP/IP是先有了协议，才制定TCP/IP模型的。

（6）OSI参考模型的概念划分清晰，但过于复杂；而TCP/IP参考模型在服务、接口和协议的 区别上不清楚，功能描述和实现细节混在一起。

（7）TCP/IP参考模型的网络接口层并不是真正的一层；OSI参考模型的缺点是层次过多，划分意义不大但增加了复杂性。

（8）OSI参考模型虽然被看好，由于没把握好时机，技术不成熟，实现困难；相反，TCP/IP参考模型虽然有许多不尽人意的地方，但还是比较成功的。