計算機網絡--詳述OSI七層模型與TCP/IP五層模型

OSI七層協定

一、OSI參考模型

        今天我們先學習一下以太網最基本也是重要的知識——OSI參考模型。

 1、OSI的來源

        OSI（Open System Interconnect），即開放式系統互聯。 一般都叫OSI參考模型，是ISO（國際标準化組織）組織在1985年研究的網絡互連模型。

        ISO為了更好的使網絡應用更為普及，推出了OSI參考模型。其含義就是推薦所有公司使用這個規範來控制網絡。這樣所有公司都有相同的規範，就能互聯了。

  2、OSI七層模型的劃分

       OSI定義了網絡互連的七層架構（實體層、資料鍊路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層），即ISO開放互連系統參考模型。如下圖。

        每一層實作各自的功能和協定，并完成與相鄰層的接口通信。OSI的服務定義詳細說明了各層所提供的服務。某一層的服務就是該層及其下各層的一種能力，它通過接口提供給更高一層。各層所提供的服務與這些服務是怎麼實作的無關。

 3、各層功能定義

        這裡我們隻對OSI各層進行功能上的大概闡述，不詳細深究，因為每一層實際都是一個複雜的層。後面我也會根據個人方向展開部分層的深入學習。這裡我們就大概了解一下。我們從最頂層——應用層 開始介紹。整個過程以公司A和公司B的一次商業報價單發送為例子進行講解。

<1>    應用層

        OSI參考模型中最靠近使用者的一層，是為計算機使用者提供應用接口，也為使用者直接提供各種網絡服務。我們常見應用層的網絡服務協定有：HTTP，HTTPS，FTP，POP3、SMTP等。

        實際公司A的老闆就是我們所述的使用者，而他要發送的商業報價單，就是應用層提供的一種網絡服務，當然，老闆也可以選擇其他服務，比如說，發一份商業合同，發一份詢價單，等等。

<2>    表示層

        表示層提供各種用于應用層資料的編碼和轉換功能,確定一個系統的應用層發送的資料能被另一個系統的應用層識别。如果必要，該層可提供一種标準表示形式，用于将計算機内部的多種資料格式轉換成通信中采用的标準表示形式。資料壓縮和加密也是表示層可提供的轉換功能之一。

        由于公司A和公司B是不同國家的公司，他們之間的商定統一用英語作為交流的語言，是以此時表示層（公司的文秘），就是将應用層的傳遞資訊轉翻譯成英語。同時為了防止别的公司看到，公司A的人也會對這份報價單做一些加密的處理。這就是表示的作用，将應用層的資料轉換翻譯等。

<3>    會話層

        會話層就是負責建立、管理和終止表示層實體之間的通信會話。該層的通信由不同裝置中的應用程式之間的服務請求和響應組成。      

        會話層的同僚拿到表示層的同僚轉換後資料，（會話層的同僚類似公司的外聯部），會話層的同僚那裡可能會掌握本公司與其他好多公司的聯系方式，這裡公司就是實際傳遞過程中的實體。他們要管理本公司與外界好多公司的聯系會話。當接收到表示層的資料後，會話層将會建立并記錄本次會話，他首先要找到公司B的位址資訊，然後将整份資料放進信封，并寫上位址和聯系方式。準備将資料寄出。等到确定公司B接收到此份報價單後，此次會話就算結束了，外聯部的同僚就會終止此次會話。

<4>   傳輸層

        傳輸層建立了主機端到端的連結，傳輸層的作用是為上層協定提供端到端的可靠和透明的資料傳輸服務，包括處理差錯控制和流量控制等問題。該層向高層屏蔽了下層資料通信的細節，使高層使用者看到的隻是在兩個傳輸實體間的一條主機到主機的、可由使用者控制和設定的、可靠的資料通路。我們通常說的，TCP UDP就是在這一層。端口号既是這裡的“端”。

        傳輸層就相當于公司中的負責快遞郵件收發的人，公司自己的投遞員，他們負責将上一層的要寄出的資料投遞到快遞公司或郵局。

<5>   網絡層

       本層通過IP尋址來建立兩個節點之間的連接配接，為源端的運輸層送來的分組，選擇合适的路由和交換節點，正确無誤地按照位址傳送給目的端的運輸層。就是通常說的IP層。這一層就是我們經常說的IP協定層。IP協定是Internet的基礎。

        網絡層就相當于快遞公司龐大的快遞網絡，全國不同的集散中心，比如說，從深圳發往北京的順豐快遞（陸運為例啊，空運好像直接就飛到北京了），首先要到順豐的深圳集散中心，從深圳集散中心再送到武漢集散中心，從武漢集散中心再寄到北京順義集散中心。這個每個集散中心，就相當于網絡中的一個IP節點。

<6>   資料鍊路層 

        将比特組合成位元組,再将位元組組合成幀,使用鍊路層位址 (以太網使用MAC位址)來通路媒體,并進行差錯檢測。

     資料鍊路層又分為2個子層：邏輯鍊路控制子層（LLC）和媒體通路控制子層（MAC）。

        MAC子層處理CSMA/CD算法、資料出錯校驗、成幀等；LLC子層定義了一些字段使上次協定能共享資料鍊路層。 在實際使用中，LLC子層并非必需的。

        這個沒找到合适的例子

<7>  實體層     

        實際最終信号的傳輸是通過實體層實作的。通過實體媒體傳輸比特流。規定了電平、速度和電纜針腳。常用裝置有（各種實體裝置）集線器、中繼器、數據機、網線、雙絞線、同軸電纜。這些都是實體層的傳輸媒體。

         快遞寄送過程中的交通工具，就相當于我們的實體層，例如汽車，火車，飛機，船。

4、通信特點：對等通信      

對等通信，為了使資料分組從源傳送到目的地，源端OSI模型的每一層都必須與目的端的對等層進行通信，這種通信方式稱為對等層通信。在每一層通信過程中，使用本層自己協定進行通信。

二、TCP/IP五層模型

    TCP/IP五層協定和OSI的七層協定對應關系如下。

    在每一層都工作着不同的裝置，比如我們常用的交換機就工作在資料鍊路層的，一般的路由器是工作在網絡層的。

在每一層實作的協定也各不同，即每一層的服務也不同.下圖列出了每層主要的協定。其中每層中具體的協定，我會在後面的逐一學習。