前言
OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。 一般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互连模型。ISO为了使网络应用更好的普及，推出了OSI参考模型。网络参考模型的目的就是能够让我们更好地规范网络，所以还出现了TCP/IP四层和五层模型
一、网络分层
在网络中常用的分层模型有两种
OSI参考模型
TCP/IP参考模型
为什么要对网络进行分层呢？因为这样可以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
| TCP/IP四层（思科） | TCP/IP五层（华为） | OSI七层(标准参考模型) |
|---|---|---|
| 应用层 | 应用层 | 应用层 |
| 表示层 | ||
| 会话层 | ||
| 传输层 | 传输层 | 传输层 |
| 网络层 | 网络层 | 网络层 |
| 网络接口层 | 数据链路层 | 数据链路层 |
| 物理层 | 物理层 |
二、七层参考模型功能介绍
| 应用层（第七层） | 网络服务与最终用户的一个接口 |
| 表示层（第六层） | 数据的表示、安全、压缩 |
| 会话层（第五层） | 建立、管理、中止会话 |
| 传输层（第四层） | 定义传输数据的协议端口号，流量控制及差错校验 |
| 网络层（第三层） | 进行逻辑地址寻址，实现不同网络路径选择 |
| 数据链路层（第二层） | 建立逻辑地址连接，进行硬件地址寻址及差错校验 |
| 物理层（第一层） | 建立、维护、断开物理连接 |
在通信的过程中，端口到端口通信属于传输层，点到点通信属于网络层
三、TCP/IP五层模型常见协议
| 应用层 | HTTP、FTP、TFTP、SMTP、SNMP、DNS |
| 传输层 | TCP、UDP |
| 网络层 | ICMP、IGMP、IP、ARP、RARP |
| 数据链路层 | 由底层网络定义的协议 |
| 物理层 |
同IP不同协议与服务之间可以通过端口号来区分
协议端口号取值范围：1~65535
1、网络层协议介绍
（1）ICMP
(控制信息协议，所使用IP协议号为1)
ping功能所使用的协议，进行连通性测试和结果的反馈。traceroute使用的也是icmp协议，相比较ping，traceroute能够追踪到到达目标所经过的沿途路由点，如下所示：
C:\Users\1fengtianyunyue>tracert baidu.com
通过最多 30 个跃点跟踪
到 baidu.com [220.181.38.148] 的路由:
1 3 ms 5 ms 3 ms 192.168.1.165
2 * * * 请求超时
3 45 ms 26 ms 19 ms
4 ...........................................省略
（2）IGMP
(组播协议即组管理协议，IP协议号为2)
互联网组管理协议是TCP/IP协议族中负责IP组播成员管理的协议，用来在IP主机和与其直接相邻的组播路由器之间建立、维护组播组成员关系
（3）IP
(网络之间互连的协议)
它可以向传输层提供各种协议的信息，例如TCP、UDP等，对下可将IP信息包放到链路层，通过以太网、令牌环网络等各种技术来传送
（4）ARP
(正向地址解析协议)
数据传输通讯地址：源IP、源MAC、目标IP、目标MAC
使用场合：已知目标IP，未知目标MAC
工作原理：PC1已知PC2的IP地址，未知PC2的MAC地址，PC1发送ARP广播给二层交换机，二层交换机进行广播泛洪，二层交换机下所有PC都会收到该广播消息，每个PC将自身IP与广播目标IP相比对，一致的话会接收并回数据包给PC1，PC1接收到返回的数据包后会记录下该PC的IP和MAC地址，记录到ARP缓存表中；不一致的则会直接丢弃 主机有ARP缓存表，记录IP地址和MAC地址对应的关系
主机与主机数据通信时会封装源IP、目标IP、源MAC、目标MAC
在当前主机没有在ARP缓存表中查找到目标主机对应的MAC地址信息时
会发送arp请求IP地址的广播报文
非目标主机收到该广播时会丢弃，目标主机收到该广播时，会发送单播的回应报文
主机收到回应报文时，会将目标IP地址和MAC地址写入当前主机的ARP缓存表中
路由器的工作原理：
当数据进入路由器时
拆二层数据，查看三层数据
选路 ：查看目标IP地址，找到相应的路由表，来进行数据转发
转发 ：通过ARP协议，请求对方接口的MAC地址信息，重新封装二层数据，将数据包转发
特点：IP不变，MAC会变
（5）RARP
(反向地址解析协议)
使用场合：已知目标MAC，未知目标IP时候用
2、传输层协议介绍
（1）TCP
(传输控制协议，ip协议号为6)
TCP传输控制协议被称为面向连接的可靠传输协议，通过三次握手四次挥手建立可靠连接，有重传机制，三次握手、四次断开、分段重传、滑动窗口机制保证了数据完整性，缺点是这些机制需要耗费大量时间，因此效率较低
（2）建立TCP连接的三次握手原理
客户端向服务器发送SYN连接请求，服务器收到SYN请求后，会针对客户端的SYN请求进行ACK响应的同时也会同步发送SYN连接请求，客户端收到服务器发送过来的SYN连接请求时，会回复ACK响应
（3）为什么要三次握手
第一次握手是客户端发送SYN连接请求，服务端收到了，得出结论客户端的发送能力和服务端的接收能力正常，第二次握手服务端发ACK确认和SYN连接请求，客户端收到了SYN连接请求，得出结论：服务端的接收、发送能力和客户端的发送能力均正常，此时服务端还不能确定客户端的接收能力是否正常，第三次握手：客户端发ACK确认，服务端收到了，这时候服务端就得出结论，客户端的接收功能也正常，这样，就建立了可靠的连接，因此，需要三次握手才能确认双方的接收与发送能力是否正常，才能建立可靠的连接
（4）四次断开原理
客户端向服务器发送FIN断开请求，服务器收到请求后，回复一个ACK确认，服务器向客户端发送FIN断开请求，客户端收到后，回复一个ACK确认
（5）握手是三次，为什么断开要四次
那是因为握手的时候并没有数据传输，所以服务端的SYN连接请求和ACK确认报文可以一起发送，但是挥手的时候有数据在传输，所以ACK确认和FIN断开连接请求报文不能同时发送，需要分两步，所以会比握手多一步
（6）什么是TCP半关闭状态
客户机向服务器发送了FIN请求，服务器也给了ACK响应，因为服务器向客户机还有数据要传输，因此服务器并没有向客户机立即发送FIN请求，成了TCP半关闭状态
（7）UDP
(用户数据报协议，ip协议号为17)
面向无连接的不可靠的传输层协议，优点是虽没有机制保证数据传输的可靠性，但是效率很高，缺点是可靠性不高
TCP和UDP是根据浏览大小和效率来选择的
语音、视频等要耗费很多流量且要高效率，用UDP
应用服务对浏览带宽要求不高，可靠性要求较高，用TCP
3、应用层协议介绍
（1）HTTP
(超文本传输协议，端口号为TCP的80)
HTTP是基于客户/服务器模式，且面向连接的，如web服务
（2）FTP
(文件传输协议，端口号为TCP的20和21)
20端口为数据层面，主要用来传输数据，21端口为为控制层面，控制用户是否有权限登录及登陆后权限内容
（3）TFTP
(简单文件传输协议，端口号为UDP的69)
主要用于上传和下载小文件，常用于路由器交换机iso系统升级或更新
（4）SMTP
(简单邮件传输协议，端口号为TCP的25)
主要用于邮件的发送
（5）SNMP
(简单网络管理协议，端口号为UDP的161、162)
主要用于监控网络设备
（6）DNS
(域名解析协议，端口号为UDP的53)
主要用于将域名解析为IP地址，或将IP地址解析为域名
四、五层模型常见设备
| 应用层 | 计算机，服务器 |
| 传输层 | 防火墙 |
| 网络层 | 路由器 |
| 数据链路层 | 网桥，交换机 |
| 物理层 | 网卡、网线，集线器，中继器，调制解调器 |
结语
OSI引入了服务、接口、协议、分层的概念，TCP/IP借鉴了OSI的这些概念建立TCP/IP模型，OSI先有模型，后有协议，先有标准，后进行实践，而TCP/IP则相反，先有协议和应用再提出了模型，且是参照的OSI模型，OSI是一种理论下的模型，而TCP/IP已被广泛使用，成为网络互联事实上的标准
