8.1 OSI参考模型
8.1.1 OSI参考模型简介
OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。一般都叫OSI参考模型。
OSI参考模型是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互联模型。该体系统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ISO开放系统互连参考模型。在这一框架下进一步详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互连性、互操作性和应用的可移植性。
1-7层数据单位分别为：比特--帧--报文--TPDU--SPDU--PPDU--APDU
帧中保存的最主要的信息是网卡的硬件MAC地址，MAC地址负责局域网通信
报文中保存的主要有IP地址，IP地址负责互联网通信
传输层的数据单位是段，TPDU是传输协议数据单元
SPDU是会话协议数据单元
PPDU是表示层协议数据单元
APDU是应用协议数据单元
分层的目的：
a) 方便管理数据
b) 方便定位故障
c) 某一层出现问题不会影响其它层
5-7层是用来对用户提供服务，1-4层对实际的数据传递提供服务。数据的发送是从上层（7）传到下层（1），然后通过物理层传递到对方，接收的时候从下层传递到上层
8.1.2 OSI参考模型的作用
物理层：设备之间的比特流的传输、物理接口、电气特性等（8根网线，1326四根线负责传输数据）
数据链路层：成帧、用MAC地址访问媒介、错误检测与修正，提供物理地址（mac地址）寻址功能
网络层：提供逻辑地址（IP地址）寻址功能
传输层：可靠与不可靠的传输（TCP/UDP）、传输前的错误检测以及流控
会话层：对应用会话的管理、同步
表示层：数据的表现形式、特定功能的实现，如加密等
应用层：提供用户接口，方便编程
8.2 TCP/IP四层模型
8.2.1 TCP/IP四层模型简介
TCP/IP参考模型是计算机网络的祖父ARPANET和其后继的因特网使用的参考模型。ARPANET是由美国国防部DoD（U.S.Department of Defense）赞助的研究网络。逐渐地它通过租用的电话线连结了数百所大学和政府部门。当无线网络和卫星出现以后，现有的协议在和它们相连的时候出现了问题，所以需要一种新的参考体系结构。这个体系结构在它的两个主要协议出现以后，被称为TCP/IP参考模型（TCP/IP reference model）。
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，分别是：网络访问层、网际互联层、传输层（主机到主机）和应用层。
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。
网际互连层：网际互连层对应于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。
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
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
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
此段落摘自百度百科
8.2.2 模型比较
OSI参考模型与TCP/IP四层模型的共同点：
a) OSI参考模型和TCP/IP参考模型都采用了层次结构的概念
b) 都能够提供面向连接和无连接两种通信服务机制
OSI参考模型与TCP/IP四层模型的不同点：
a) OSI采用的七层模型，而TCP/IP是四层结构
b) 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
c) 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
d) 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四层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，网络层即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
e) OSI参考模型的抽象能力高，适合于描述各种网络；而TCP/IP是先有了协议，才制定TCP/IP模型的
f) OSI参考模型的概念划分清晰，但过于复杂；而TCP/IP四层模型在服务、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
g) TCP/IP四层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
8.3 进程间通信
如上图所示，上三层所对应的属于用户进程，而下四层所对应的是属于内核的功能，是特权进程，在此之前我们曾经说过，特权进程只有内核才能执行，普通用户是无法执行的。下四层的主要作用就是封装、解封装以及在网络中传输数据到达目的地。
在这里我们主要说下传输层，传输层通过SOCKET提供进程地址。在此之前我们先来说说端口号，因为SOCKET主要形式是IP+PORT。
Port Number：
tcp：传输控制协议，面向连接的协议。通信前需要建立虚拟链路，结束后拆除链路
0-65535
udp：User Datagram Protocol，无连接的协议
0-65535
IANA：Intelnet Address Name Allocation，互联网地址名称分配
0-1023：众所周知，永久的分配给固定的应用使用，属于特权端口，只有root用户才能使用，如22/tcp（ssh），80/tcp（http），443/tcp（https）
1024-41951：亦为注册端口，但要求并不是特别严格，分配给程序注册为某应用使用，普通用户可以使用，11211/tcp，11211/udp（memcached），3306/tcp（mysql）
41952-65535：客户端程序随机使用的端口。动态端口，或私有端口，其范围的定义在/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range
Socket：是IPC（inter-process communication，内部过程通信）的一种实现，允许位于不同主机或同一主机上不同进程之间进行通信，实现数据交换。
Socket分类（根据其使用的端口进行分类）：
SOCK_STREAM：tcp套接字
SOCK_DGRAM：udp套接字
SOCK_RAW：裸套接字（不借助TCP/UDP端口号而直接通过IP地址封装报文以后实现通信）
Socket Domain（根据其所使用的地址进行分类）：
AF_INET：Address Family，IPv4套接字家族
AF_INET6：IPv6套接字家族
AF_UNIX：同一主机上不同进程间进行通信
每类套接字都至少提供了两种socket机制：流（tcp）和数据报（udp）
流：可靠地传递、面向连接、无报文边界
数据报：不可靠地传递、有报文边界、无连接
套接字相关的系统调用：
socket()：创建一个套接字
bind()：绑定套接字
listen()：监听套接字
accept()：接收请求
connect()：请求连接建立
write()：发送数据
read()：接收数据
