OSI七层模型和TCP/IP协议

• 一、分层思想
• 二、OSI七层模型
• 三、TCP/IP协议模型
• 总结

一、分层思想

• 分层思想

  • 将复杂的流程分解为几个功能相对单一的子过程

• 分层优点

  • 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

二、OSI七层模型

七层模型实际是把互联网的各种网络协议人为的划分为七层，让人们更加了解各层的作用。

• 七层

• PDU：Protocol Data Unit，协议数据单元是指对等层次之间传递的数据单位

  • 物理层的PDU是数据位bit
  • 数据链路层的PDU是数据帧frame
  • 网络层的PDU是数据包packet
  • 传输层的PDU是数据段segment
  • 其他更高层次的PDU是消息message

• 数据封装

  • 应用层、表示层、会话层：打包成上层数据
  • 传输层：tcp或udp头部+上层数据 数据段
  • 网络层：ip头部+tcp或udp头部+上层数据 数据包
  • 数据链路层：mac头部+ip头部+tcp或udp头部+上层数据+校验位 数据帧
  • 物理层：转化成电流

• 数据解封装

三、TCP/IP协议模型

• TCP/IP参考模型

TCP/IP就是传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol），是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP协议不仅仅指的是TCP 和IP两个协议，而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇， 只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。

TCP/IP 4层模型（思科）

TCP/IP 5层模型（华为）

TCP/IP参考模型最多划分了五层，将OSI七层模型中的高三层合并为应用层，分别是应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

• TCP/IP协议族的组成

应用层

• HTTP（超文本传输协议）：web网页的传输，默认使用TCP的80端口
• HTTPs（安全的超文本传输协议）：在HTTP的基础上加入SSL安全协议，默认使用TCP的443端口
• FTP（文件传输协议）：允许指明文件的类型、格式和具有的存取权限，默认使用TCP的20，21端口；20传输控制权限，21传输真实数据
• TFTP（简单文件传输协议）：只支持文件传输，不支持交互，默认使用UDP的69端口
• SNMP（简单网络管理协议）：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，默认使用UDP的161端口
• SMTP（简单邮件传输协议）：一组用于从源地址到目的地址传送邮件的规则，并且控制信件的中转方式，用于邮件的发送，默认使用TCP的25端口
• POP3（邮局协议版本3）：用于邮件的接收，默认使用TCP的110端口
• telnet（远程登陆协议）：通过网络对远程主机或设备进行控制操作，默认使用TCP的23端口
• ssh（安全的远程登陆协议）：安全的通过网络对远程主机或设备进行控制操作，默认使用TCP的22端口
• DNS（域名解析系统）：将域名和IP地址相互映射，默认使用TCP和UDP的53端口
• DHCP（动态主机配置协议）：服务器分配的IP地址和子网掩码，默认使用UDP的67和68端口

传输层

• TCP：传输控制协议 可靠协议 （安全性高，速度慢）
• UDP：用户数据报协议 不可靠协议 （安全性不高，速度快）

网络层

• ARP（地址解析协议）：将ip地址转换成物理mac地址的协议
• ICMP（网际控制报文协议）：ping网络连通性检测

数据链路层

• PPP（Point-to-Point Protocol）

物理层

• IEEE802.3有线局域网（以太网）
• IEEE802.11无线局域网标准

单工，半双工和全双工

• 单工数据传输只支持数据在一个方向上传输；在同一时间只有一方能接受或发送信息，不能实现双向通信，举例：电视，广播。
• 半双工数据传输允许数据在两个方向上传输,但是,在某一时刻,只允许数据在一个方向上传输,它实际上是一种切换方向的单工通信；在同一时间只可以有一方接受或发送信息，可以实现双向通信。举例：对讲机。
• 全双工数据通信允许数据同时在两个方向上传输,因此,全双工通信是两个单工通信方式的结合,它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力；在同一时间可以同时接受和发送信息，实现双向通信，举例：电话通信。

设备与层的对应关系

总结

本文主要学会OSI七层模型及大致功能，数据封装的具体流程，TCP/IP模型及主要协议和默认端口号。