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开放系统互连参考模型 (Open System Interconnect 简称OSI)是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制定的开放系统互连参考模型,为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架。它从低到高分别是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 [1] 展开全文
开放系统互连参考模型 (Open System Interconnect 简称OSI)是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制定的开放系统互连参考模型,为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架。它从低到高分别是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 [1]
信息
外文名
Open System Interconnect
简    称
OSI/RM
应用学科
计算机、通信
中文名
开放系统互连参考模型
制定组织
ISO,CCITT
开放系统互连参考模型简介
OSI参考模型的全称是开放系统互连参考模型,是由国际标准化组织ISO在20世纪80年代初提出来的。ISO自从1946年成立以来,已经提出了多个标准,而ISO/IEC 7498,这个关于网络体系结构的标准定义了网络互连的基本参考模型。当时,网络界出现了以IBM的SNA为代表的若干个网络体系结构,这些体系结构的着眼点往往是各公司内部的网络连接,没有统一的标准,因而它们之间很难互连起来。在这种情况下,ISO提出了OSI参考模型,它最大的特点是开放性。不同厂家的网络产品,只要遵照这个参考模型,就可以实现互连、互操作和可移植性。也就是说,任何遵循OSI标准的系统,只要物理上连接起来,它们之间都可以互相通信。 [2]  OSI参考模型定义了开放系统的层次结构和各层所提供的服务。OSI参考模型的一个成功之处在于,它清晰地分开了服务、接口和协议这3个容易混淆的概念。服务描述了每一层的功能,接口定义了某层提供的服务如何被高层访问,而协议是每一层功能的实现方法。通过区分这些抽象概念,OSI参考模型将功能定义与实现细节区分开来,概括性高,使它具有普遍的适应能力。 [2]  OSI参考模型是具有7个层次的框架,自底向上的7个层次分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 [2] 
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  • osi七层模型
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    2022-03-01 22:31:39

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    一.什么是OSI参考模型

    二.七层网络数据传输模型

    三.各层的功能

    1.物理层

    2.数据链路层

    3.网络层

    4.传输层

    5.会话层

    6.表示层

    7.应用层


    一.什么是OSI参考模型

    国际标准化组织(ISO)提出的网络体系结构模型,称为开放系统互连参考模型(OSI/RM),通常简称为OSI参考模型.OSI七层模型自下而上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层,应用层。低三层统称为通信子网,它是为了联网而附加的通信设备,完成数据的传输功能;高三层为资源子网,完成数据的处理功能。简记为:“低传输,高处理”。

    二.七层网络数据传输模型

    在应用层、会话层、表示层,数据以原本的形式进行传输,传输层为数据增添一个TCP的消息报文头,网络层再增添一个ip地址的报文的消息头,链路层添加一个以太信息,物理层将数据转为01二进制的电信号,这就是七层模型封包的过程。

    7层模型解包的过程是封包的逆过程,物理层网卡的01电信号被转化为链路层的以太信息,在网络层解析ip地址,传输层分析处理TCP消息头,会话层建立socket连接,表示层将数据还原为text/png等格式,应用层向操作系统要信息。

    三.各层的功能

    1.物理层

    意义——物理层实现在计算机网络中的各种硬件设备和传输介质上传输数据比特流,将比特从一个结点移到下一个节点;计算机网络的硬件设备与传输介质繁多,通信手段也有很多不同的方式,物理层为我们尽可能的屏蔽掉这些差异,使上层的数据链路层感受不到这些差异,数据链路层只需考虑本层的协议和服务如何完成

    传输单位——比特

    任务——透明的传输比特流

    功能——在物理媒体上为数据段设备透明的传输原始比特流

    物理层主要定义数据终端设备数据通信设备的物理和逻辑连接方法,所以物理层协议也称为物理层接口标准。

    物理层的接口标准

    ①EIA-232C

    该接口详细定义了连接头、电缆长度、数据传输逻辑及编码方式等

    https://baike.baidu.com/item/EIA-232%E6%8E%A5%E5%8F%A3%E6%A0%87%E5%87%86/9392957?fr=aladdin

    ②CCITT的X21 

    国际电话电报委员会规定的充电协议

    2.数据链路层

    提供介质访问和链路管理

    传输单位——帧

    任务——将网络层传来的IP数据报组装成帧

    功能——成帧、差错控制、流量控制、传输管理

    差错控制功能:由于外界噪声的干扰,原始的物理连接在传输比特流时可能发生错误。两个结点之间如果规定了数据链路层协议,那么就可以检出这些差错,然后把收到的错误信息丢弃,这就是差错控制功能

    流量控制功能:在两个相邻结点之间传送数据时,由于两个结点性能的不同,可能结点A发送数据的速率会比结点B接收数据的速率快,如果不加控制,那么结点B就会丢弃很多来不及接收的正确数据,造成传输线路效率的下降。流量控制可以协调两个节点的速率,使结点A发送数据的速率正好是结点B可接收的速率

    数据链路层协议

    ①PPP协议(点对点协议)

    点对点的链路,目前使用最广泛的数据链路层协议PPP。用户使用拨号电话接入互联网时,用户计算机和ISP进行通信时使用的数据链路层协议就是PPP协议。

    在使用电话线或者ISDN拨号上网时,首先用户向运营商的接入点拨打电话,电话接通后,输入用户名和密码进行登录操作。用户名和密码通过radius协议从RAS发送到认证服务器,认证服务器检验这些信息是否正确。当确认无误后,认证服务器会返回IP地址等配置信息,并将这些参数下发给用户。    用户的计算机根据这些信息配置IP地址等参数,完成TCP/IP收发网络包的准备工作。

     PPP协议主要有三个组成部分:(1)一个将IP数据报封装到串行链路的方法(2)链路控制协议LCP(3)网络控制协议NCP

    PPP协议的帧格式——PPP帧的首部和尾部分别为4个字段和2个字段。标志字段F=0x7E、地址字段A只能设置为0xff,实际上并不起作用。PPP是面向字节的,所有的PPP的帧的长度都是整数字节。

    ②HDLC协议(高级数据链路控制)

    HDLC协议用于广域网的点对点连接,是一种常用并且比较简单的协议。HDLC面向比特实现透明传输, 在网络结点之间同步传输数据, HDLC不支持多协议。 HDLC设备以轮询时间间隔为周期,向链路上发送keepalive消息;5个周期内无法收到对方发出的收到对方发出的keepalive消息, HDLC设备就认为链路不可用;同一链路两端设备轮询的时间应该设置成相同的值 。

    3.网络层

    IP选址和路由选择

    要在全球范围内把数以百万计的网络互联起来,并且能够互相通信,是一项非常复杂的任务,此时需要解决许多问题,比如不同的寻址方案、不同的网络接入机制、不同的差错处理方法、不同的路由选择机制等。用户的需求是多样的,没有一种单一的网络能适应所有用户的需求,网络层所要完成的任务之一就是实现异构网路的互联。所谓网络互联,是指将两个以上的计算机网络,通过一定的方法,用一种或多种通信处理设备(即中间设备) 相互连接起来,以构成更大的网络系统。中间设备又称中继系统或中间系统 。使用物理层或者数据链路层的中继系统时,从网络层的角度看,它仍然使用的是一个网络,一般并不称为 网路互联;因此网络互联通常是指用路由器进行网络互联和路由选择。使用虚拟互联网络的好处是当互联网上的主机进行通信时,就好像在一个网络上进行通信一样,而看不见互联的具体网络异构细节。

    ①ARP协议(地址解析协议)

    使用ARP有以下情况:(1)发送方是主机,要把IP数据报发送到本网络上的另一个主机,这时用ARP协议找到目的主机的硬件地址

    (2)发送方是主机,要把IP数据发送到另一个网路上的一个主机,这时用ARP找到本网络上的一个路由器的硬件地址,剩下的工作由这个路由器来完成

    (3)ARP网络欺骗

    ②IP协议(网际协议)

    网络层协议,提供的是简单灵活、无连接、尽最大努力交付的数据报服务;以及主机与主机之间的逻辑通信。IP协议目前使用的版本是IPV4和IPV6。IP协议的作用有:1.标识结点和链路——使用IP地址,唯一标识一个网络接口或一组网路接口;使用IP网络号,唯一标识一条链路

    2.寻址和转发——路由器通过数据包的目的IP地址,将数据包转发到指定的网络接口

    3.适应各种数据链路——根据不同的数据链路层协议类型,建立IP地址到链路层地址的映射关系;根据不同数据链路的MTU(最大传输单元),进行IP数据包的分片与重组。

    4.传输层

    建立、选址和维护端到端的连接

    传输层用于建立端到端的连接。

    ①TCP协议的三次握手和四次挥手

    简述:客户端和服务端有各自的ip地址,都有各自的应用进程,除了ip地址外,还需要端口号来保证应用进程不会发错。ip地址+端口号就形成了所谓的套接字socket,这就是握手的核心条件。客户端首先发给服务端一个SYN标识,SYN即(synchornization,同步),意思是客户端想和服务端进行数据的同步,在同步以后,就可以互发信息(TCP是全双工的);此外客户端还要向服务器发送一个SEQ信息,这个SEQ(sequence)是随机生成的,这是服务器判断累赘信息的依据;当服务器收到SYN以后,需要做出响应,他会把SYN和ACK同步开启,ACK表示acknowledgement,是确认的意思,SYN+ACK就是“确认同步”;客户端手打服务器的确认同步之后,自己也把ACK开启,并根据对方的确认号生成自己的序号.SYN,ACK,FIN这些标识,如果是1就开启,如果是0就关闭。

    TCP连接的两个进程中的任何一个都能终止该连接,TCP连接释放的过程就称为四次挥手。想要断开链接的一方首先发送FIN和seq,对方收到后发送ACK表示确认,此时TCP处于半关闭状态;当没有数据要发送,就发一个FIN+ACK,想要断开的一方收到后再发一个ACK表示确认,等待2MSL后TCP将彻底断开。

    为什么是握手三次?

    面向连接的协议要做好两端的连接,需要三个报文确认连接的建立。可用性角度——如果只做两次握手,可以完成初始序号,但无法实现同步目标;防止旧的重复链接造成混乱,比如旧的SYN比新的SYN先到到服务器,三次握手可保证;四次握手也可以打成,但中间的两次可以合并成一次;

    安全性角度——有效防止DDOS攻击

    效率角度——四次握手也可以,但是三次效率更高

    对于二次握手,服务器根本无法验证客户端真伪,对每个进来的连接都得分配连接资源,伪造的海量的SYN资源,很容易欺骗服务器,导致服务器开辟出大量的连接资源,很快导致服务器端的连接资源耗尽,等到合法连接申请到达的时候,服务器没有多余的资源,导致无法提供服务。

    ②TCP可靠传输

    TCP的任务是在IP层不可靠的、尽力而为服务的基础上建立一种可靠的数据传输服务。TCP提供可靠数据传输服务保证接收方进程从缓存区读出的字节流与发送方的字节流完全一样。TCP使用了校验、序号、确认和重传机制来达成这一目的。

    5.会话层

    会话层主要用于管理网络设备的会话连接,具体细分为三个环节:1.建立会话:AB两台设备要通信,要建立一条会话供他们使用,在建立会话的过程中也会有身份验证,权限鉴定等环节;
    2.保持会话:通信会话建立后,通信双方开始传递数据,当数据传递完成后,OSI会话层不一定会立刻将两者这条通信会话断开,它会根据应用程序和应用层的设置对该会话进行维护,在会话维持期间两者可以随时使用这条会话传输局;
    3.断开会话:当应用程序或应用层规定的超时时间到期后,OSI会话层才会释放这条会话。或者A、B重启、关机、手动执行断开连接的操作时,OSI会话层也会将A、B之间的会话断开。

    ①RPC协议(远程过程调用协议)

    程序可以通过这个协议请求网络中的另一台计算机上某程序的服务而不需要知道网络细节。

    目的:(1)调用非本机的方法(2)不同语言程序之间通讯(3)不了解底层通讯,像本地方法一样调用      

    ②SSH协议(安全壳层协议)           

    主要用来通过命令行远程登录和操控服务器,协议默认端口为22。SSH使用通信的两端使用非对称加密的方法加密网络连接,然后用密码对用户的身份进行验证。

    6.表示层

    ①HTTP协议(超文本传输协议)

    在浏览器和服务器之间请求和响应的交互,必须遵循规定的格式和规则,这些格式和规则就是HTTP。因此HTTP有两类报文:请求报文(从web服务端向web服务器发起请求)和响应报文(从服务器对客户端请求的回答)。

    用户单击鼠标后所发生的事情按照顺序如下:1.浏览器分析连接指向的URL;2.浏览器向DNS请求分析URL的IP地址;3.域名系统DNS解析出服务器的IP地址;4.浏览器与服务器建立TCP连接;5.浏览器发出HTTP请求;6.服务器通过http响应把文件发送给浏览器;7.TCP连接释放;8.浏览器解释文件,并将网页显示给用户

    ②FTP协议

    因特网使用最广的文件传输协议。提供交互式的访问,允许用户指明文件的类型及格式,并允许文件具有存取权限。

    7.应用层

      OSI的应用层功能是为所有终端用户访问各种共享网络服务提供了高效的OSI模型数据流。应用层的主要技术包括处理错误和恢复、网络上的数据流并提供完整的网络流量。应用层还用于开发网络应用程序。

    ①SMTP协议(简单邮件传输协议)

    具有连接建立——邮件传送——连接释放这三个阶段。

    @POP3协议(邮件读取协议)

    采用“拉”的通信方式,当用户读取邮件时,用户代理向服务器发出请求,拉取用户邮箱中的邮件。                                                                                                                     

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

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    什么是OSI七层模型呢?

    其实互联网的本质就是一系列的网络协议,这个协议就叫OSI协议(一系列协议),按照功能不同,分工不同,人为的分层七层。实际上这个七层是不存在的。没有这七层的概念,只是人为的划分而已。区分出来的目的只是让你明白哪一层是干什么用的。

    OSI七层模型:开放系统互连参考模型 (Open System Interconnect 简称OSI)是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制定的开放系统互连参考模型,为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架。

    在七层模型中,每一层都提供一个特殊的网络功能。从网络功能的角度观察:下面4层(物理层、数据链路层、网络层和传输层)主要提供数据传输和交换功能,即以节点到节点之间的通信为主;第4层作为上下两部分的桥梁,是整个网络体系结构中最关键的部分;而上3层(会话层、表示层和应用层)则以提供用户与应用程序之间的信息和数据处理功能为主。简言之,下4层主要完成通信子网的功能,上3层主要完成资源子网的功能.

    在这里插入图片描述

    各层功能简介

    它从低到高分别是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

    • 应用层:网络服务与最终用户的一个接口,常见的协议有:HTTP FTP SMTP SNMP DNS.
    • 表示层:数据的表示、安全、压缩。确保一个系统的应用层所发送的信息可以被另一个系统的应用层读取。
    • 会话层:建立、管理、终止会话,对应主机进程,指本地主机与远程主机正在进行的会话.
    • 传输层:定义传输数据的协议端口号,以及流控和差错校验,协议有TCP UDP.
    • 网络层:进行逻辑地址寻址,实现不同网络之间的路径选择,协议有ICMP IGMP IP等.
    • 数据链路层:在物理层提供比特流服务的基础上,建立相邻结点之间的数据链路。
    • 物理层:建立、维护、断开物理连接。
      在这里插入图片描述

    以送信为例来理解这个模型

    应用层
    公司的部门领导们,每个人相当于对应一个应用程序,每个人自己决定决定信的内容。

    表示层
    文书助理们(不止一个哦),响应领导们的请求,给经理写信,有人用英文,有人中文,有人用法文等。

    会话层
    相当于公司中收寄信、写信封与拆信封的秘书(这个可能说的不是很清楚)

    传输层
    送信员,接收信件,送往邮局。

    网络层
    各地邮局的分发信件工人,按照目的地址一级级传送。(村、乡、县、市…)

    数据链路层
    公司在邮局安排的内线人物(呵呵,有点恐怖了)统计公司发了多少信,看看信的内容有跟公司领导的原意有没有啥不同。

    物理层
    邮车,运输上面的所有信息,包括各层封装的信息。

    第一层:物理层

    主要功能:在介质上传输比特流
    利用传输介质为数据链路层提供物理连接,实现比特流的透明传输。物理层的作用是实现相邻计算机节点之间比特流的透明传送,尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异。使其上面的数据链路层不必考虑网络的具体传输介质是什么。“透明传送比特流”表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化,对传送的比特流来说,这个电路好像是看不见的。

    第二层:数据链路层

    主要功能:负责建立和管理节点间的链路,将数据封装成帧,进行可靠传输
    通过各种控制协议,将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。该层通常又被分为介质访问控制(MAC)和逻辑链路控制(LLC)两个子层。
    MAC子层:主要任务是解决共享型网络中多用户对信道竞争的问题,完成网络介质的访问控制;
    LLC子层:主要任务是建立和维护网络连接,执行差错校验、流量控制和链路控制。
    数据链路层的具体工作:接收来自物理层的位流形式的数据,并封装成帧,传送到上一层;同样,也将来自上层的数据帧,拆装为位流形式的数据转发到物理层;并且,还负责处理接收端发回的确认帧的信息,以便提供可靠的数据传输。

    第三层:网络层

    主要功能:逻辑寻址,IP地址,在下两层的基础上向资源子网提供服务
    通过路由选择算法,为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。该层控制数据链路层与传输层之间的信息转发,建立、维持和终止网络的连接。具体地说,数据链路层的数据在这一层被转换为数据包,然后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制,将信息从一个网络设备传送到另一个网络设备。
    一般地,数据链路层是解决同一网络内节点之间的通信,而网络层主要解决不同子网间的通信。例如在广域网之间通信时,必然会遇到路由(即两节点间可能有多条路径)选择问题。
    在实现网络层功能时,需要解决的主要问题如下:
    寻址:数据链路层中使用的物理地址(如MAC地址)仅解决网络内部的寻址问题。在不同子网之间通信时,为了识别和找到网络中的设备,每一子网中的设备都会被分配一个唯一的地址。由于各子网使用的物理技术可能不同,因此这个地址应当是逻辑地址(如IP地址)。
    交换:规定不同的信息交换方式。常见的交换技术有:线路交换技术和存储转发技术,后者又包括报文交换技术和分组交换技术。
    路由算法:当源节点和目的节点之间存在多条路径时,本层可以根据路由算法,通过网络为数据分组选择最佳路径,并将信息从最合适的路径由发送端传送到接收端。
    连接服务:与数据链路层流量控制不同的是,前者控制的是网络相邻节点间的流量,后者控制的是从源节点到目的节点间的流量。其目的在于防止阻塞,并进行差错检测。

    第四层:传输层

    主要功能:提供可靠和不可靠的传输机制,TCP、UDP
    该层是通信子网和资源子网的接口和桥梁,起到承上启下的作用。向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制,保证报文的正确传输。向高层屏蔽下层数据通信的细节,即向用户透明地传送报文。该层常见的协议:TCP/IP中的TCP协议、Novell网络中的SPX协议和微软的NetBIOS/NetBEUI协议。提供会话层和网络层之间的传输服务,这种服务从会话层获得数据,并在必要时,对数据进行分割。然后,传输层将数据传递到网络层,并确保数据能正确无误地传送到网络层。因此,传输层负责提供两节点之间数据的可靠传送,当两节点的联系确定之后,传输层则负责监督工作
    传输连接管理:提供建立、维护和拆除传输连接的功能。传输层在网络层****的基础上为高层提供“面向连接”和“面向无接连”的两种服务**。
    处理传输差错:提供可靠的“面向连接”和不太可靠的“面向无连接”的数据传输服务、差错控制和流量控制。在提供“面向连接”服务时,通过这一层传输的数据将由目标设备确认,如果在指定的时间内未收到确认信息,数据将被重发。

    第五层:会话层

    主要功能:建立、终止、管理实体间的会话连接
    向两个实体的表示层提供建立和使用连接的方法。将不同实体之间的表示层的连接称为会话。因此会话层的任务就是组织和协调两个会话进程之间的通信,并对数据交换进行管理。用户可以按照半双工、单工和全双工的方式建立会话。当建立会话时,用户必须提供他们想要连接的远程地址。而这些地址与MAC(介质访问控制子层)地址或网络层的逻辑地址不同,它们是为用户专门设计的,更便于用户记忆。域名(DN)就是一种网络上使用的远程地址例如:www.3721.com就是一个域名。
    会话管理:允许用户在两个实体设备之间建立、维持和终止会话,并支持它们之间的数据交换。例如提供单方向会话或双向同时会话,并管理会话中的发送顺序,以及会话所占用时间的长短。
    会话流量控制:提供会话流量控制和交叉会话功能。
    寻址:使用远程地址建立会话连接。
    出错控制:从逻辑上讲会话层主要负责数据交换的建立、保持和终止,但实际的工作却是接收来自传输层的数据,并负责纠正错误。会话控制和远程过程调用均属于这一层的功能。但应注意,此层检查的错误不是通信介质的错误,而是磁盘空间、打印机缺纸等类型的高级错误

    第六层:表示层

    主要功能:封装数据的格式(加密解密、压缩解压缩)
    对来自应用层的命令和数据进行解释,对各种语法赋予相应的含义,并按照一定的格式传送给会话层。处理用户信息的表示问题,如编码、数据格式转换和加密解密”等。
    数据格式处理:协商和建立数据交换的格式,解决各应用程序之间在数据格式表示上的差异。
    数据的编码:处理字符集和数字的转换。例如由于用户程序中的数据类型(整型或实型、有符号或无符号等)、用户标识等都可以有不同的表示方式,因此,在设备之间需要具有在不同字符集或格式之间转换的功能。
    压缩和解压缩:为了减少数据的传输量,这一层还负责数据的压缩与恢复。
    数据的加密和解密:可以提高网络的安全性。

    第七层:应用层

    主要功能:人与机器电脑交互的窗口
    它是计算机用户,以及各种应用程序和网络之间的接口,直接向用户提供服务,完成用户希望在网络上完成的各种工作。它在其他6层工作的基础上,负责完成网络中应用程序与网络操作系统之间的联系,建立与结束使用者之间的联系,并完成网络用户提出的各种网络服务及应用所需的监督、管理和服务等各种协议。此外,该层还负责协调各个应用程序间的工作。
    应用层为用户提供的服务和协议有:文件服务、目录服务、文件传输服务(FTP)、远程登录服务(Telnet)、电子邮件服务(E-mail)、打印服务、安全服务、网络管理服务、数据库服务等。上述的各种网络服务由该层的不同应用协议和程序完成,不同的网络操作系统之间在功能、界面、实现技术、对硬件的支持、安全可靠性以及具有的各种应用程序接口等各个方面的差异是很大的
    用户接口:应用层是用户与网络,以及应用程序与网络间的直接接口,使得用户能够与网络进行交互式联系。
    实现各种服务:该层具有的各种应用程序可以完成和实现用户请求的各种服务。

    数据封装和解封装过程

    封装:传输层:数据DATA添加TCP包头---->数据段
    网络层:数据段DATA添加IP包头------->数据包
    数据链路层:数据包DATA添加MAC、LLC包头------>数据帧
    物理层:数据帧转化成比特流,Bit
    解封装:逆向拆掉各个包头,还原数据到另一端应用层
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    总结

    OSI七层模型太过于理想化,现实的生产环境下比较少用上。
    优点:将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来,概念清楚,理论也比较完整.。通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯;。
    缺点:既复杂又不实用,运行效率低;OSI标准的制定周期太长;OSI的层次划分不太合理。


    菜鸡写作,后期会改进,不喜勿喷,谢谢!!!

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  • OSI七层模型:Open System Interconnect,全称开放系统互连参考模型,是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制定的开放系统互联参考模型,为开放式互联信息系统提供了一种功能结构的框架。...

    什么是OSI七层模型?

    OSI七层模型:Open System Interconnect,全称开放系统互连参考模型,是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制定的开放系统互联参考模型,为开放式互联信息系统提供了一种功能结构的框架。

    它从低到高分别是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

    OSI 七层模型

    • 物理层:解决两个硬件之间怎么通信的问题,常见的物理媒介有光纤、电缆、中继器等,主要作用是传输比特流,涉及设备有网卡、网线,集线器,中继器,调制解调器
    • 数据链路层:通过各种控制协议,将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。协议有:SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等,涉及设备有网桥,交换机
      • 接收来自物理层的位流形式的数据,并封装成帧,传送到上一层
      • 将来自上层的数据帧,拆装为位流形式的数据转发到物理层
    • 网络层: 通过路由选择算法,为报文(该层的数据单位,由上一层数据打包而来)通过通信子网选择最适当的路径。这一层定义的是IP地址,通过IP地址寻址,所以产生了IP协议。协议有:ICMP IGMP IP(IPV4 IPV6) ARP RARP等。,涉及设备有路由器
    • 传输层:监控数据传输服务的质量,保证报文的正确传输,协议有:TCP UDP等
    • 会话层:建立和管理应用程序之间的通信
      • 建立端连接并提供访问验证和会话管理,如验证用户登录、断点续传
    • 表示层:负责数据格式的转换,将应用处理的信息转换为适合网络传输的格式,或者将来自下一层的数据转换为上层能处理的格式。如数据的加密、解密,压缩及解压缩
    • 应用层:直接向用户提供服务,完成用户希望在网络上完成的各种工作。应用层是计算机用户以及各种应用程序和网络之间的接口,协议有:HTTP、FTP、 SMTP、TELNET、DNS、SNMP等

    相关名称解释:

    • OSI 七层模型:OSI(Open System Interconnection 开放系统互联)参考模型,是国际标准化(ISO)指定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系。
      • 上面四层(应用层、表示层、会话层、传输层)为高层,为应用程序服务;下面三层(网络层、数据链路层、物理层)为低层,由操作系统支持。
    • TCP(传输控制协议)和 IP(网络之间互联协议)
    • DoD 模型(Department of Defense Model),是 OSI 模型的精简版
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  • 1.OSI的基本概念及原则 OSI是Open System Interconnect的缩写,意为开放式系统互联。...2.OSI七层模型各层功能概述 第一层:物理层 在OSI参考模型中,物理层是参考模型的最低层,也是OSI模型的第一层。**物理层的

    1.OSI的基本概念及原则

    OSI是Open System Interconnect的缩写,意为开放式系统互联。其各个层次的划分遵循下列原则:
    (1)同一层中的各网络节点都有相同的层次结构,具有同样的功能。
    (2)同一节点内相邻层之间通过接口进行通信。
    (3)七层结构中的每一层使用下一层提供的服务,并且向其上层提供服务。
    (4)不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。

    2.OSI七层模型各层功能概述

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    第一层:物理层
    在OSI参考模型中,物理层是参考模型的最低层,也是OSI模型的第一层。**物理层的主要功能是:利用传输介质为数据链路层提供物理连接,实现比特流的透明传输。**物理层的作用是实现相邻计算机节点之间比特流的透明传送,尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异,使其上面的数据链路层不必考虑网络的具体传输介质是什么。

    第二层:数据链路层
    数据链路层(Data Link Layer)是OSI模型的第二层,负责建立和管理节点间的链路。在计算机网络中由于各种干扰的存在,导致物理链路是不可靠的。因此这一层的主要功能是:在物理层提供的比特流的基础上,通过差错控制、流量控制方法,使有差错的物理线路变为无差错的数据链路,即提供可靠的通过物理介质传输数据的方法。

    第三层:网络层
    网络层(Network Layer)是OSI模型的第三层,它是OSI参考模型中最复杂的一层,也是通信子网的最高一层,它在下两层的基础上向资源子网提供服务。**其主要功能是: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,控制数据链路层与传输层之间的信息转发,建立、维持和终止网络的连接,将数据设法从源端经过若干个中间节点传送到目的端(点到点),从而向传输层提供最基本的端到端的数据传输服务。**具体地说,数据链路层的数据在这一层被转换为数据包,然后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制,将信息从一个网络设备传送到另一个网络设备。数据链路层和网络层的区别为:数据链路层的目的是解决同一网络内节点之间的通信,而网络层主要解决不同子网间的通信。

    第四层:传输层
    OSI下3层的任务是数据通信,上3层的任务是数据处理。而传输层(Transport Layer)是OSI模型的第4层。该层提供建立、维护和拆除传输连接的功能,起到承上启下的作用。该层的主要功能是:向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制,保证报文的正确传输,同时向高层屏蔽下层数据通信的细节,即向用户透明地传送报文。

    第五层:会话层
    会话层是OSI模型的第5层,是用户应用程序和网络之间的接口**,该层的主要功能是:组织和协调两个会话进程之间的通信 ,并对数据交换进行管理。**当建立会话时,用户必须提供他们想要连接的远程地址。而这些地址与MAC地址或网络层的逻辑地址不同,它们是为用户专门设计的,更便于用户记忆。域名就是一种网络上使用的远程地址。会话层的具体功能如下:
    **1.会话管理:**允许用户在两个实体设备之间建立、维持和终止会话,并支持它们之间的数据交换。
    **2.会话流量控制:**提供会话流量控制和交叉会话功能。
    **3.寻址:**使用远程地址建立会话连接。
    **4.出错控制:**从逻辑上讲会话层主要负责数据交换的建立、保持和终止,但实际的工作却是接收来自传输层的数据,并负责纠正错误。

    第六层:表示层
    表示层是OSI模型的第六层,它对来自应用层的命令和数据进行解释,对各种语法赋予相应的含义,并按照一定的格式传送给会话层。该层的主要功能是:处理用户信息的表示问题,如编码、数据格式转换和加密解密等。表示层的具体功能如下:
    **1.数据格式处理:**协商和建立数据交换的格式,解决各应用程序之间在数据格式表示上的差异。
    **2.数据的编码:**处理字符集和数字的转换。
    **3.压缩和解压缩:**为了减少数据的传输量,这一层还负责数据的压缩与恢复。
    **4.数据的加密和解密:**可以提高网络的安全性。

    第七层:应用层
    应用层是OSI参考模型的最高层,它是计算机用户,以及各种应用程序和网络之间的接口,**该层的主要功能是:直接向用户提供服务,完成用户希望在网络上完成的各种工作。**它在其他6层工作的基础上,负责完成网络中应用程序与网络操作系统之间的联系,建立与结束使用者之间的联系,并完成网络用户提出的各种网络服务及应用所需的监督、管理和服务等各种协议。此外该层还负责协调各个应用程序间的工作。应用层的具体功能如下:
    **1.用户接口:**应用层是用户与网络,以及应用程序与网络间的直接接口,使得用户能够与网络进行交互式联系。
    **2.实现各种服务:**该层具有的各种应用程序可以完成和实现用户请求的各种服务。

    3.OSI七层模型举例

    **举例:**以A公司向B公司发送一次商业报价单为例。

    应用层:A公司相当于实际的电脑用户,要发送的商业报价单相当于应用层提供的一种网络服务,当然A公司也可以选择其他服务,比如发一份商业合同,发一份询价单等等。

    表示层:由于A公司和B公司是不同国家的公司,他们之间商定统一用英语作为交流语言,所以此时A公司的文秘(表示层)将从上级手中(应用层)获取到的商业报价单的语言转翻译成英语,同时为了防止被别的公司盗取机密信息,A公司的文秘也会对这份报价单做一些加密的处理。这就是表示层的作用,将应用层的数据转换翻译。

    会话层:A公司外联部同事(会话层)掌握着其他许多公司的联系方式,他们负责管理本公司与外界许多公司的联系会话。当外联部同事拿到文秘(表示层)转换成英文的商业报价单后,他首先要找到B公司的地址信息,并附上自己的地址和联系方式,然后将整份资料放进信封准备寄出。等确认B公司接收到此报价单后,外联部的同事就去办其他的事情了,继而终止此次会话。

    传输层:传输层就相当于A公司中的负责收发快递邮件的人,A公司自己的投递员负责将上一层(会话层)要寄出的资料投递到快递公司或邮局。

    网络层:网络层就相当于快递公司庞大的快递网络,全国不同的集散中心,比如说从深圳发往北京的顺丰快递,首先要到顺丰的深圳集散中心,从深圳集散中心再送到武汉集散中心,从武汉集散中心再寄到北京顺义集散中心。这个每个集散中心,就相当于网络中的一个IP节点。

    数据链路层:相当于顺丰快递内部为了保证效率和质量的一种内部操作。

    物理层:快递寄送过程中的交通工具,就相当于物理层,例如汽车,火车,飞机,船。

    4.OSI七层模型总结

    **应用层:**产生网络流量的程序

    协议:HTTP(超文本传输协议) : 规定web服务端和客户端的数据传输格式
             FTP(文本传输协议):网络共享文件传输 
            TFTP(简单文件传输协议) 
            SMTP(简单邮件传输协议) 
            SNMP(简单网络管理协议) 
            DNS(域名系统) :将域名解析为IP地址
           TELNET(远程终端协议):使用远程计算机上所拥有的本地计算机没有的信息资源,是常用的远程控制Web服务器的方法
            HTTPS(超文本传输安全协议):是HTTP加上TLS/SSL协议构成的可加密传输的网络协议 
            POP3(邮局协议版本3 )
            DHCP(动态主机配置协议)
            NFS(网络文件系统) : 用户和程序可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件
    

    **表示层:**传输之前是否进行加密或者压缩处理

    协议:LPP(轻量级表示协议):描述了在某些受限条件下提供基于 TCP/IP 网络的 OSI 应用程序服务器的流线支持的方法。
    

    **会话层:**查看会话,查木马 netstat-n

    安全协议:SSL(安全套接字层协议)
                      TLS(安全传输层协议)
                      LDAP(轻型目录访问协议):通过IP协议提供访问控制和维护分布式信息的目录信息
    

    **传输层:**可靠传输、流量控制、不可靠传输

    协议有:TCP (传输控制协议):一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议
                  UDP(用户数据报协议):面向事务的简单不可靠信息传送服务
                  TLS(传输层安全协议):在两个通信应用程序之间提供保密性和数据完整性
    

    **网络层:**负责选择最佳路径、规划ip地址

    协议有:ICMP(互联网控制报文协议):是一种面向无连接的协议,用于传输出错报告控制信息
      IGMP(组管理协议)
      IP(IPV4 IPV6)(互联网协议):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
      安全协议、路由协议(vrrp虚拟路由冗余)
      RARP(反向地址转换协议):发出要反向解析的物理地址并希望返回其对应的IP地址,应答包括由能够提供所需信息的RARP服务器发出的IP地址
      ARP(地址解析协议):据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议
    

    **数据链路层:**帧的开始和结束、透明传输、差错校验

     PPP(点对点协议):用来通过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据,使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共通的解决方案
    

    **物理层:**接口标准、电器标准、如何更快传输数据

    IEEE 802.3:定义了有线以太网的物理层和数据链路层的介质访问控制 (MAC)
    

    5.OSI七层和TCP/IP四层的关系

    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。
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    6.TCP/IP四层模型

    TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/网际协议)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是在网络的使用中的最基本的通信协议
    TCP/IP传输协议对互联网中各部分进行通信的标准和方法进行了规定
    TCP/IP传输协议是保证网络数据信息及时、完整传输的两个重要的协议。
    TCP/IP传输协议是严格来说是一个四层的体系结构,应用层传输层网络层数据链路层都包含其中。

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    应用层的主要协议有Telnet、FTP、SMTP等,是用来接收来自传输层的数据或者按不同应用要求与方式将数据传输至传输层;
    传输层的主要协议有UDP、TCP,是使用者使用平台和计算机信息网内部数据结合的通道,可以实现数据传输与数据共享;
    网络层的主要协议有ICMP、IP、IGMP,主要负责网络中数据包的传送等;
    数据链路层主要协议有ARP、RARP,主要功能是提供链路管理错误检测、对不同通信媒介有关信息细节问题进行有效处理等。

    7.TCP/IP协议的组成

    四层体系结构的TCP/IP协议,与有七层体系结构的OSI相比要简单了不少,也正是这样,TCP/IP协议在实际的应用中效率更高,成本更低
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    8.TCP/IP协议中的四个层次

    应用层:应用层是TCP/IP协议的第一层,是直接为应用进程提供服务的。
    (1)对不同种类的应用程序它们会根据自己的需要来使用应用层的不同协议,邮件传输应用使用了SMTP协议、万维网应用使用了HTTP协议、远程登录服务应用使用了有TELNET协议
    (2)应用层还能加密、解密、格式化数据
    (3)应用层可以建立或解除与其他节点的联系,这样可以充分节省网络资源

    传输层:作为TCP/IP协议的第二层,传输层在整个TCP/IP协议中起到了中流砥柱的作用。且在传输层中,TCP和UDP也同样起到了中流砥柱的作用

    网络层:网络层在TCP/IP协议中的位于第三层。在TCP/IP协议中网络层可以进行网络连接的建立和终止以及IP地址的寻找等功能

    数据链路层:在TCP/IP协议中,数据链路层位于第四层。由于数据链路层兼并了物理层和数据链路层所以,数据链路层既是传输数据的物理媒介,也可以为网络层提供一条准确无误的线路

    特点:
    (1)协议标准是完全开放的,可以供用户免费使用,并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。
    (2)独立于网络硬件系统,可以运行在广域网,更适合于互联网。
    (3)网络地址统一分配,网络中每一设备和终端都具有一个唯一地址。
    (4)高层协议标准化,可以提供多种多样可靠网络服务

    9.通信过程

    在网络通信的过程中,将发出数据的主机称为源主机,接收数据的主机称为目的主机。

    当源主机发出数据时,数据在源主机中从上层向下层传送。
    ①源主机中的应用进程先将数据交给应用层,应用层加上必要的控制信息就成了报文流,向下传给传输层。
    ②传输层将收到的数据单元加上本层的控制信息,形成报文段、数据报,再交给网际层。
    ③网际层加上本层的控制信息,形成IP数据报,传给网络接口层。
    ④网络接口层将网际层交下来的IP数据报组装成帧,并以比特流的形式传给网络硬件(即物理层),数据就离开源主机。
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