计算机网络七层协议osi

OSI(open system interconnect开放系统互联)七层模型:物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层。

计算机网络七层协议osi

OSI七层模型 功能 对应的网络协议 TCP/IP四层概念模型
应用层 文件传输,文件管理,电子邮件的信息处理——apdu HTTP、TFTP, FTP, NFS, WAIS、SMTP 应用层
表示层 确保一个系统的应用层发送的消息可以被另一个系统的应用层读取,编码转换,数据解析,管理数据的解密和加密,最小单位——ppdu Telnet, Rlogin, SNMP, Gopher
会话层 负责在网络中的两节点建立,维持和终止通信,在一层协议中,可以解决节点连接的协调和管理问题。包括通信连接的建立,保持会话过程通信连接的畅通,两节点之间的对话,决定通信是否被终端一斤通信终端是决定从何处重新发送,最小单位——spdu SMTP, DNS
传输层 定义一些传输数据的协议和端口。传输协议同时进行流量控制,或是根据接收方接收数据的快慢程度,规定适当的发送速率,解决传输效率及能力的问题——tpdu TCP, UDP 传输层
网络层 控制子网的运行,如逻辑编址,分组传输,路由选择最小单位——分组(包)报文 IP, ICMP, ARP, RARP, AKP, UUCP 网络层
数据链路层 主要是对物理层传输的比特流包装,检测保证数据传输的可靠性,将物理层接收的数据进行MAC(媒体访问控制)地址的封装和解封装,也可以简单的理解为物理寻址。交换机就处在这一层,最小的传输单位——帧 FDDI, Ethernet, Arpanet, PDN, SLIP, PPP,STP。HDLC,SDLC,帧中继 数据链路层
物理层 定义物理设备的标准,主要对物理连接方式,电气特性,机械特性等制定统一标准,传输比特流,因此最小的传输单位——位(比特流) IEEE 802.1A, IEEE 802.2到IEEE 802.

OSI模型为最经典的网络模型,但其较复杂


常用的为TCP/IP网络模型( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)传输控制协议/因特网互联协议,共有四层结构:

计算机网络七层协议osi

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1.网络接口

针对不同的物理网络的连接形式的协议:erther net

主要作用一:数据封装/解封装成帧(frame)。为了保证可靠传输,网络层传过来的数据在这里被加工成了可被物理层传输的结构包——帧。帧中除了包括需要传输的数据外,还包括发送方和接收方的物理地址以及检错和控制信息。其中的物理地址确定了帧将发送到何处,检错和控制信息则是用来保证数据的无差错到达。数据帧结构如下(Address均为mac地址):

主要作用二:控制帧传输

主要作用三:流量控制。

2.网络层

负责数据传输、路径及地址选择,常用协议:IP ARP(地址解析协议)

说到网络层不得不提的就是IP协议,它是TCP/IP协议族中最为核心的协议。所有的TCP、UDP、ICMP、IGMP协议数据都以IP数据报格式传输。IP协议提供的是不可靠的、无连接的数据报传输服务。不可靠是指IP协议不会保证数据报能否成功到达目的地,仅提供传输服务,传输出错,则会丢弃出错的数据报。无连接是指IP协议对数据报的处理是独立的,这也意味着接收方不一定会按照发送顺序接收数据报。

ip地址分类:

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3.传输层

确认数据传输进行纠错处理,常用协议:TCP UDP

端口的作用则正是体现在传输层的。用来区分网络消息由主机上的哪一个进程处理。端口号有 0~65535 的编号,其中0~1023为系统端口号。

网络层传输单位是数据包,属于点到点的传输;传输层传输单位是数据段,属于端到端的传输

4.应用层

各种服务及程序通过该层利用网络,常用协议:HTTP,FTP,SMTP

为了标识通信实体中进行通信的进程,TCP/IP协议提出了协议端口(protocol Port)的概念。端口是一种抽象的网络结构(包括一些数据结构和I/O缓冲区)。应用程序通过系统调用与某端口号建立连接后(binding),传输层传给该端口的数据都被相应的程序接收,相应程序发送给传输层的据都通过该端口输出。

结合 OSI  和 TCP/IP  产生了一个五层结构,分别为:物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。

 Internet  就是采用的 TCP/IP  协议

物理层:网卡,网线,集线器,中继器,调制解调器

数据链路层:网桥,交换机

网络层:路由器

 


数据传输过程简图

 

对等层之间不能相互直接通信,各层之间是严格单向依赖,上层使用下层提供的服务,下层向上层提供服务。

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OSI历史

OSI模型最初是因为美国人的两台机器之间有进行通信的需求。

需求1:两个硬件之间如何进行通信,具体就是一台发比特流,另一台能够收到。于是就有了物理层:主要是定义设备标准,如网线的接口类型、管线的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流,就是从1/0转化为电流强弱来进行传输,到达目的之后再转化为1/0,也就是我们常说的数模转换。这一层的数据是比特。

需求2:现在通过电线我能发数据流了,但是我还是希望能通过无线电波,通过其他介质来进行传输。然后我还要保证传输过去的比特流是正确的,需要有纠正错误的功能。数据链路层:定义了如何让格式化数据进行传输,以及如何让控制对物理介质的访问。这一层通常还提供错误检测和纠正,以确保数据的可靠传输。

需求3:现在我能发正确的比特流数据到另一台计算机了,但是当我发大量数据的时候,可能需要很长时间,例如:一个视频格式的,网络会中断好多次,实际上,即使有了物理层和数据链路层,网络还是经常中断,只是中断的时间是毫秒级别的。那么,我还需要保证传输大量文件时的准确性。于是,我要对发出去的数据进行封装。就像发快递一样,一个个发送。于是,发明了传输层(传输层在OSI模型中,是在网络层面之上)。比如TCP,是用于发送大量数据的,我发出去一万个包,另一台电脑就需要告诉我是否接收到一万个包,如果缺少3个包,就告诉我是第1001/234/8888个包丢了,那我再发一次。这样,就能保证对方把这个视频完整接收了。例如UDP,适用于发送少量数据的。我发20个包出去,一般不会丢包,所以 ,我不管你收到多少,在多人互动游戏中,也经常收到UDP协议,因为一般都是简单的额信息,而且有广播的需求。如果用TCP,效率就会很低,因为它会不停地告诉主机我收到20个包,或者18个包,再发我两个!如果同时有1万台计算机都这样做,那么用TCP反而会降低效率,还不如用UDP,主机发出去就算了,丢几个包就卡一下,算了,下次再发包更新。TCP协议是会绑定IP和端口的协议,下面会介绍IP协议。

需求4:传输层是解决了打包的问题。但是如果我有多台计算机,怎么能找到我要发的那台?或者A要给F发信息,中间要经过B/C/D/E,但是中间还有好多节点,如K/J/Z/Y.我怎么选择最佳路径?这就是路由要做的事情。于是,发明了网络层,也就是路由器,交换那些具有寻址功能的设备所实现的功能。这一层定义的是IP复制,通过IP地址寻址,所以产生了协议。

需求5:现在已经能够给指定计算机发送正确的封装过的信息了,但是用户级别的体验并不是很好?难道我每次都要调用TCP去打包,然后调用IP协议去找路由,自己去发?当然不行,所以我们要建立一个自动收发包,自动寻址的功能。于是发明了会话层。会话层的作用就是建立和管理应用程序之间的通信。

需求6:现在我能保证应用程序自动收发包和寻址了,但是我要用Linux给window发包,两个系统语法不一致,就像安装包一样,EXE不能在Linux下用,shell在window也也是不能直接运行的。于是需要表示层,帮我们解决不同系统之间的通信语法问题。

需求7:现在所有必要条件都准备好了,我们可以写个Android程序,web程序去实现需求吧。

补充:不知道有没有小伙伴熟悉Socket,这不是一个协议,而是一个通信模型。其实它最初是伯克利加州分校软件研究所,简称BSD发明的,主要是一台电脑两个进程之间进行通信,然后把它用到两台电脑的进程间通信。所以,可以把它简单理解为进程间通信,不是什么高级的东西。主要是这么做的:

A发包:发请求包给某个已经绑定的端口;收到B的允许后,正式开始发送,发送完了,告诉B要断开连接;收到断开允许后,马上断开,然后发送已经断开信息给B。

B收包:绑定端口和IP,然后在这个端口监听接收到A的请求,发给A,并做好接收准备,主要就是清理缓存等待接收新数据;然后正式接收,接收到断开请求,并允许断开,确认断开后,继续监听其他请求。

换句话说,socket就是I/O操作,socket并不仅限于网络通信。在网络通信中,它涵盖了网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。


参考文章:https://blog.****.net/zhangyi_1027/article/details/80022493?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task

https://blog.****.net/N1neDing/article/details/79938570

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