TCP/IP OSI七层模型

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前言

本章将会讲解ICP/IP协议中的七层模型，网络重要知识点哦

一.OSI七层模型

1.什么是OSI七层参考模型

七层模型，亦称OSI（Open System Interconnection）。参考模型是国际标准化组织（ISO）制定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系，一般称为OSI参考模型或七层模型。它是一个七层的、抽象的模型体，不仅包括一系列抽象的术语或概念，也包括具体的协议。

2.七层每层分别的作用

（1）应用层

应用层（Application layer）是七层OSI模型的第七层。应用层直接应用程序接口并提供常见的网络应用服务。应用层也向表示层发出请求。应用层是开放系统的最高层,是直接为应用进程提供服务的。

（2）表示层

表示层向上对应用层服务，向下接受来自会话层的服务。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，它只关心信息发出的语法和语义。

（3） 会话层

会话层(Session)是建立在传输层之上，利用传输层提供的服务，使应用建立和维持会话，并能使会话获得同步。会话层使用校验点可使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要。

（4） 传输层

传输层是整个网络体系结构中的关键层次之一，主要负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。由于一个主机同时运行多个进程，因此运输层具有复用和分用功能。传输层在终端用户之间提供透明的数据传输，向上层提供可靠的数据传输服务。传输层在给定的链路上通过流量控制、分段/重组和差错控制来保证数据传输的可靠性。传输层的一些协议是面向链接的，这就意味着传输层能保持对分段的跟踪，并且重传那些失败的分段。

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（5）网络层

网络层是OSI参考模型中的第三层，介于传输层和数据链路层之间，它在数据链路层提供的两个相邻端点之间的数据帧的传送功能上，进一步管理网络中的数据通信，将数据设法从源端经过若干个中间节点传送到目的端，从而向传输层提供最基本的端到端的数据传送服务。

（6）数据链路层

数据链路层（逻辑线路）：在一条物理线路之上，通过一些规程或协议来控制这些数据的传输，以保证被传输数据的正确性。实现这些规程或协议的硬件和软件加到物理线路，这样就构成了数据链路，从数据发送点到数据接收点所经过的传输途径。当采用复用技术时，一条物理链路上可以有多条数据链路。

（7）物理层

物理层（或称物理层，Physical Layer）是计算机网络OSI模型中最低的一层。物理层规定:为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除，而提供具有机械的，电子的，功能的和规范的特性。简单的说，物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。局域网与广域网皆属第1、2层。

总结：

1. 应用层：网络服务与用户的接口
2. 表示层：数据的表示、安全、压缩
3. 会话层：会话的建立、管理、断开
4. 传输层：通过协议端口号定义对方上层服务，流量控制、差错校验
5. 网络层：通过IP地址进行逻辑寻址
6. 数据链路层：通过物理地址（MAC）进行寻址，差错校验
7. 物理层：通过物理信号传输比特流，维护物理连接

下三层是点到点，上四层是端到端

1. 点到点：主机到主机之间的通信
2. 端到端：进程与进程之间通信

• 上三层：为用户提供服务
• 下四层：提供数据传输服务 传输单位： 比特：一个比特是一个 01 位
• 帧：保存一些地址，例如 mac 地址（物理地址，计算机网卡硬件地址）
• 报文：含有 IP 地址（逻辑地址，mac 地址负责局域网通信，IP 地址负责外网通信）
• 端口号：（传输层端口）确定服务类型（例如 80 端口默认 3w 网页服务，25,110 邮件服务，21 端口是 ftp（文件传输服务））
• 数据链路层确定 mac 地址，网络层确定 ip 地址，传输层确定端口号（确定服务类型）

二.tcp/ip五层（真实网络环境）

TCP/IP通讯协议采用了5层的层级结构，每一层都传输到它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。

三.常见tcp/ip协议

http：超文本传输协议

超文本传输协议（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）是一个简单的请求-响应协议，它通常运行在TCP之上。它指定了客户端可能发送给服务器什么样的消息以及得到什么样的响应。

FTP：文件传输协议

文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP）是用于在网络上进行文件传输的一套标准协议，它工作在 OSI 模型的第七层， TCP 模型的第四层， 即应用层， 使用 TCP 传输而不是 UDP， 客户在和服务器建立连接前要经过一个“三次握手”的过程， 保证客户与服务器之间的连接是可靠的， 而且是面向连接， 为数据传输提供可靠保证。

TFTP：简单文件传输协议

TFTP（Trivial File Transfer Protocol,简单文件传输协议）是TCP/IP协议族中的一个用来在客户机与服务器之间进行简单文件传输的协议，提供不复杂、开销不大的文件传输服务。端口号为69

SMTP：简单邮件传输协议

SMTP是一种提供可靠且有效的电子邮件传输的协议。SMTP是建立在FTP文件传输服务上的一种邮件服务，主要用于系统之间的邮件信息传递，并提供有关来信的通知。

SNMP：简单网络管理协议

SNMP 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，它是一种应用层协议。 SNMP 使网络管理员能够管理网络效能，发现并解决网络问题以及规划网络增长。通过 SNMP 接收随机消息（及事件报告）网络管理系统获知网络出现问题。

DNS： 域名解析服务

域名系统（英文：Domain Name System，缩写：DNS）是互联网的一项服务。它作为将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网。DNS使用UDP端口53。

TCP: 传输控制协议

传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，TCP旨在适应支持多网络应用的分层协议层次结构。 连接到不同但互连的计算机通信网络的主计算机中的成对进程之间依靠TCP提供可靠的通信服务。

UDP：用户数据报协议

UDP 是User Datagram Protocol的简称， 中文名是用户数据报协议，是OSI（Open System Interconnection，开放式系统互联） 参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，IETF RFC 768 [1] 是UDP的正式规范。UDP在IP报文的协议号是17

ICMP: 网际控制报文协议

ICMP（Internet Control Message Protocol）Internet控制报文协议。它是TCP/IP协议簇的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。

IGMP: 网络组管理协议

Internet 组管理协议称为IGMP协议（Internet Group Management Protocol），是因特网协议家族中的一个组播协议。

IP: 互联网协议

IP指网际互连协议，Internet Protocol的缩写，是TCP/IP体系中的网络层协议。设计IP的目的是提高网络的可扩展性：一是解决互联网问题，实现大规模、异构网络的互联互通；二是分割顶层网络应用和底层网络技术之间的耦合关系，以利于两者的独立发展。根据端到端的设计原则，IP只为主机提供一种无连接、不可靠的、尽力而为的数据包传输服务。

ARP: 地址解析协议

地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。

RARP: 反向地址解析协议

反向地址转换协议（RARP：Reverse Address Resolution Protocol） 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。

四.数据报(协议数据)单元

• 传输层：数据段 segment
• 网络层：数据包 packet
• 数据链路层：数据帧 frame
• 物理层：比特流 bits

五.层与设备

1. 应用层 计算机
2. 传输层 计算机 防火墙
3. 网络层 路由器
4. 数据链路层 交换机
5. 物理层 网卡网线