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  • 2022-03-14 15:16:42

                                 OSI参考模型

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    物理层 :解决硬件之间通信的问题,常见的物理媒介有光纤、电缆、中继器等。它主要定义物理设备标准,如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。

    它的主要作用是传输比特流(就是由1、0转化为电流强弱来进行传输,到达目的地后在转化为1、0,也就是我们常说的数模转换与模数转换)。这一层的数据叫做比特。

    物理层协议:rs-232c(RS-232C标准(协议)的全称是EIA-RS-232C标准,定义是“数据终端设备DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行数据交换接口技术标准”,它决定了连接器形状等物理特性。)

    rs-449(规定了DTE与DCE之间的机械特性与电气特性。

    rs-422(EIA-422(过去称为RS-422)是一系列的规定采用4线,全双工,差分传输,多点通信的数据传输协议

    数据链路层:在计算机网络中由于各种干扰的存在,物理链路是不可靠的。该层的主要功能就是: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。

    它的具体工作是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添加上本机物理地址与目的物理地址,拆装为位流形式的数据转发到物理层。这一层的数据叫做帧。

    数据链路层协议:HDLC(High-level Data Link Control,高级数据链路控制协议。作用在同步传输中,其数据帧中包含信息帧,监控帧,无编号帧。使用统一的帧格式,运用方便;采用零比特插入法,易于硬件实现,且支持任意的位流传输,实现信息的透明传输;全双工通信,吞吐率高,在未收到应答帧的情况下,可连续发送信息帧,提高数据链路传输的效率;采用CRC帧校验序列,可防止漏帧,提高信息传输的可靠性。

    PPP协议:(点对点协议,为在点对点连接上传输多协议数据包提供了一个标准方法。最初设计是为两个对等节点之间的 IP 流量传输提供一种封装协议。

    SLIP协议:(SLIP协议是指串行线路网际协议,​​​​​​​是最早的、也是仅有的两个串行IP协议之一,属于异型IP协议。​​​​​​​SLIP协议实现了在串行通信线路上运行TCP/IP协议及其应用服务的功能,为千家万户上网提供了拨号IP模式,并且为行业用户通过串行媒介传输IP datagram提供了专线IP模式。​​​​​​​

    网络层:计算机网络中如果有多台计算机,怎么找到要发的那台?如果中间有多个节点,怎么选择路径?这就是路由要做的事。
    该层的主要任务就是: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。

    网络层协议:

    IP协议网际互连协议(解决互联网问题,实现大规模、异构网络的互联互通;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协议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。)

    ICMP协议:(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​​​​​​​,从技术角度来说,ICMP就是一个“错误侦测与回报机制”,其目的就是让我们能够检测网路的连线状况﹐也能确保连线的准确性。​​​​​​​)

    传输层:当发送大量数据时,很可能会出现丢包的情况,另一台电脑要告诉是否完整接收到全部的包。如果缺了,就告诉丢了哪些包,然后再发一次,直至全部接收为止。
    简单来说,传输层的主要功能就是:监控数据传输服务的质量,保证报文的正确传输。

    传输层协议:TCP协议(传输控制协议​​​​​​​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协议(用户数据报协议​​​​​​​为应用程序提供了一种无需建立连接就可以发送封装的 IP 数据包的方法。

    会话层:虽然已经可以实现给正确的计算机,发送正确的封装过后的信息了。但我们总不可能每次都要调用传输层协议去打包,然后再调用IP协议去找路由,所以我们要建立一个自动收发包,自动寻址的功能。于是会话层出现了:它的作用就是建立和管理应用程序之间的通信。

    会话层协议:rpc 协议(RPC协议是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务,而不需要了解底层网络技术的协议。

    表示层: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。

    表示层协议:ASCII码

    SSL(安全套接字协议​​​​​​​是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。

    TLS(安全传输层协议用于在两个通信应用程序之间提供保密性和数据完整性

    应用层: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,其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。

    应用层协议:HTTP(超文本传输协议​​​​​​​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。请求和响应消息的头以ASCII形式给出;而消息内容则具有一个类似MIME的格式。

    FTP(文件传输协议​​​​​​​协议包括两个组成部分,其一为FTP服务器,其二为FTP客户端。其中FTP服务器用来存储文件,用户可以使用FTP客户端通过FTP协议访问位于FTP服务器上的资源。在开发网站的时候,通常利用FTP协议把网页或程序传到Web服务器上。此外,由于FTP传输效率非常高,在网络上传输大的文件时,一般也采用该协议。

    TELNET(远程登录服务的标准协议和主要方式​​​​​​​它为用户提供了在本地计算机上完成远程主机工作的能力。在终端使用者的电脑上使用telnet程序,用它连接到服务器。终端使用者可以在telnet程序中输入命令,这些命令会在服务器上运行,就像直接在服务器的控制台上输入一样。可以在本地就能控制服务器。要开始一个telnet会话,必须输入用户名和密码来登录服务器。Telnet是常用的远程控制Web服务器的方法。

    SMTP(一种提供可靠且有效的电子邮件传输的协议​​​​​​​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。SMTP独立于特定的传输子系统,且只需要可靠有序的数据流信道支持,SMTP的重要特性之一是其能跨越网络传输邮件,即“SMTP邮件中继”。使用SMTP,可实现相同网络处理进程之间的邮件传输,也可通过中继器或网关实现某处理进程与其他网络之间的邮件传输。​​​​​​​

     

     

     

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    为啥我又来看N年前看的七层协议,因为我又忘了。逗比们,从学点知识吧,温故而知新也。

    看完这张图,你是否和我一样,神清气爽,如醍醐灌顶,瞬间对七层协议豁然开朗。虽有了一个大概,但真要想深挖下去,还是得细嚼慢读,才能稍有理解,不然过几天又要忘。

    一,什么是七层协议

    互联网的本质是一系列的网络协议,这个协议就叫做OSI协议。按照功能不同分工不同,人为的分为七层。实际上这七层是并不存在的,也就是说没有这些概念,而我们今天提到的七层概念,只是人为的划分而已。目的只是为了让大家更好地理解这些都是用来做什么的。OSI就是一个开放的通信系统互联参考模型,也是一个定义的很好的协议规范。OSI模型有7层结构,每层都可以有几个子层。OSI的7层从下到上分别是7-应用层、6-表示层、5-会话层、4-传输层、3-网络层、2-数据链路层、1-物理层。

    1.物理层(网卡)

    是模型的最低层。该层是网络通信的数据传输介质由连接不同结点的电缆与设备共同构成。功能是:利用传输介质为数据链路层提供物理连接,用于计算机之间的数据传输,传输bit流。负责0、1 比特流(0/1序列)与电压的高低、逛的闪灭之间的转换。

    在这一层,数据的单位称为比特(bit)

    2.数据链路层(交换机)

    负责物理层面上的互联的、节点间的通信传输(例如一个以太网项链的2个节点之间的通信),传输以“帧”为单位的数据包该层的作用包括:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。对bit数据格式化,校验。目的是保障数据传输可靠性。采用差错控制与流量控制方法,使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。

    在这一层,数据的单位称为帧。

     当我们专门研究数据链路层的问题时, 在许多情况下我们可以只关心在协议栈中水平方向的各数据链路层。

    所谓链路就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路(有线或无线),而中间没有任何其他的交换接点。在进行数据通信时,两台计算机之间的通信路径往往要经过许多段这样的链路。可见链路是路径的组成部分。

    数据链路是另一个概念、这是因为当需要在一条线路上传输数据时,除了必须有一条物理线路外,还必须有一些必要的协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上,就构成了数据链路。现在最常用的方法是使用网络适配器(既有硬件,也有软件)来实现这些协议。一般设配器都拥有物理层和数据链路层。

    3.网络层(路由选择,点到点)

    为数据在节点之间传输创建逻辑链路,IP寻址,通过IP连接网络上的计算机。将数据传输到目标地址;目标地址可以使多个网络通过路由器连接而成的某一个地址,主要负责寻找地址和路由选择。通过路由实现不同局域网间的通信。通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径,以及实现拥塞控制、网络互连等功能。

    在这一层,数据的单位称为数据包(packet)

    4.传输层(端到端)

    只在通信双方的节点上(比如计算机终端)进行处理,而无需在路由器上处理,主要功能是:建立了主机端到端服务,处理数据包错误、数据包次序,以及其他一些关键传输问题。传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节。因此,它是计算机通信体系结构中关键的一层。主要关注tcp、udp。ipv6传输效率高就和这层有关

    在这一层,数据的单位称为数据段(segment)

    主要功能

    ①:为端到端连接提供传输服务

    ②:这种传输服务分为可靠和不可靠的,其中Tcp是典型的可靠传输,而Udp则是不可靠传输

    ③:为端到端连接提供流量控制,差错控制,服务质量(Quality of Service,QoS)等管理服务

    包括的协议如下

    TCP(Transmission Control Protocol):传输控制协议,传输效率低,可靠性强

    UDP(User Datagram Protocol):用户数据报协议,适用于传输可靠性要求不高,数据量小的数据(比如QQ)

    5.会话层(会话控制)

    负责维护两个结点之间的传输连接,以便确保点到点传输不中断,以及管理数据交换等功能。管理不同设备之间通信。

    6.表现层(数据格式转化)

    对应用层数据编码和数据格式转换,保障不同设备之间通信(windows和linux)。主要功能是:用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方法,主要包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。

    7.应用层

    提供应用接口,为用户直接提供各种网络服务,比如文件服务器、数据库服务、电子邮件与其他网络软件服务

    看完以上的解释,瞬间再次㝬然开朗。

    ================================历史故事=================================

    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。(题外话:美国人对于未知的东西勇于去尝试,去挑战,哪怕百次失败也挫不了他们的决心,这点至少是我所不具备的)

    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,需要由纠正错误的功能。

    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。我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。

    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,主要是这么做的:

    A发包:A发请求包给某个已经绑定的端口;收到B的允许后,A正式开始发送,发送完了,A告诉B要断开连接;A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,B接收到断开请求,并允许断开,B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。

    以上内容原文链接

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    互联网协议(OSI 七层协议) - SegmentFault 思否

    展开全文
  • 互联网中实际使用的是TCP/IP参考模型。实际存在的协议主要包括在:物理、数据链路、网络、传输和应用。各协议也分别对应这5个层次而已。
  • OSI网络七层协议

    千次阅读 2019-09-08 17:23:32
    OSI(Open System Interconnect),即开放式系统互联参考模型,一般都叫OSI参考模型,是ISO(国际标准化组织)在1985年提出的一个试图将各种计算机或者...OSI七层协议模型主要有:应用层(Application)、表示层(Prese...

    OSI(Open System Interconnect),即开放式系统互联参考模型,一般都叫OSI参考模型,是ISO(国际标准化组织)在1985年提出的一个试图将各种计算机或者通信系统在世界范围内互联为网络的标准框架模型。在这一框架下详细的规定了每一层的功能,以实现开放系统环境中的互连性、相互操作性和应用的可移植性。

    OSI七层协议模型主要有:应用层(Application)、表示层(Presentation)、会话层(Session)、传输层(Transport)、网络层(Network)、数据链路层(Data Link)、物理层(Physical)。

    协议

    常见的协议

    互联网中代表性的协议有IP、TCP、HTTP等,LAN中常用协议有IPX、SPX等。

    计算机网络体系结构将这些网络协议进行了系统的归纳,TCP/IP就是这些协议的集合。除此以外,还有Novell公司的IPX/SPX、苹果公司的AppleTalk(仅限苹果公司计算机使用)、IBM开发的用于构件大规模网络的SNA以及前DEC公司开发的DECnet等。

    协议的必要性

    协议是计算机之间通过网络实现通信时事先达成的一种约定;这种约定使那些由不同厂商的设备,不同CPU及不同操作系统组成的计算机之间,只要遵循相同的协议就可以实现通信。

    协议可以分很多种,每一种协议都明确界定了它的行为规范:2台计算机之间必须能够支持相同的协议,并且遵循相同的协议进行处理,才能实现相互通信。

    分组交换协议

    将大数据分割为一个个叫做包(Packet)的较小单位进行传输。

      计算机通信会在每一个分组中附加上源主机地址和目标主机地址送给通信线路;这些发送端地址接收端地址以及分组序号写入的部分就是报文首部

    一个较大的数据被分为很多个分组,为了标明原始数据的归属,有必要将分组序号写入包中,接收端会根据序号,分组按序重新装配为原始数据。

    协议中,通常会规定报文首部应写入哪些信息,如何处理;相互通信的每台计算机则根据协议构造报文首部,读取首部等内容,发送和接收方必须对报文首部和主体保持一致的定义和解释。

    协议的标准化

    计算机通信诞生之初,系统化与标准化未收到重视,不同厂商只出产各自的网络来实现通信,这样就造成了对用户使用计算机网络造成了很大障碍,缺乏灵活性和可扩展性。

    为解决该问题,ISO(国际标准化组织)制定了一个国际标准OSI(开放式通信系统互联参考模型),而TCP/IP并非ISO指定,是由IETF(国际互联网工程任务组)建议、致力推进标准化的一种协议,协议的标准化推动了计算机网络的普及。

    协议的分层

    ISO在指定标准的OSI之前,提出了作为通信协议设计指标的OSI参考模型,将协议分为七层,使得原来复杂的网络协议更加简单化。

    在七层模型中,每个分层都接受由它下一层所提供的特定服务,并且负责为自己的上一层提供特定的服务,上下层之间进行交互所遵循的约定叫做接口,同一层之间的交互所遵循的约定叫做协议。

    协议分层的优点

    每个分层可以独立使用,其实系统中某些分层发生变化,也不会影响整个系统,因此可以构造一个扩展性和灵活性都比较强的系统;

    此外,通过分层可以细分通信功能,更易于单独实现每个分层的协议,界定各个分层的具体责任和义务

    协议分层的劣势

    过分模块化,处理变得更加沉重,以及每个模块都不得不事先相似的处理逻辑等。

    OSI参考模型

    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。

      还有人把它划成五层、四层,不管划分为几层,目的都是为了更好的理解这个模型。

    七层划分为:应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

    五层划分为:应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

    四层划分为:应用层、传输层、网络层、网络接口层。

    OSI七层模型各层作用

    OSI七层模型功能对应的网络协议每层功能概况
    应用层文件传输,文件管理,电子邮件的信息处理——apduHTTP,TFTP,FTP,NFS,WAIS,SMTP文件传输——文件传输协议、电子邮件——电子邮件服务、远程登陆——远程登陆协议
    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——ppduTelnet,Rlogin,SNMP,Gopher接受不同表现形式的信息,比如文字流、图像、声音等
    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,决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送,最小单位——spduSMTP,DNS何时建立连接,何时断开连接以及保持多久的连接
    运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——tpduTCP,UDP是否有数据丢失
    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经过哪个路由传递到目标地址
    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,帧中继数据帧与比特流之间的转换
    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. 11比特流与电子信号之间的切换

    物理层

    主要定义了物理设备的标准,如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流,就是由1、0转化为电流强弱来进行传输,到达目的地后在转化为1、0,也就是我们常说的数模转换与模数转换。这一层的数据叫做比特。

    数据链路层

    数据链路层就是来对电信号来做分组的,该层的作用包括了物理地址寻址,数据的成帧,流量控制,数据的检错,重发等。该层控制网络层与物理层之间的通信,解决的是所传输数据的准确性的问题。为了保证传输,从网络层接收到的数据被分制成特定的可被物理层传输的帧。帧是用来移动数据的结构包,它不仅包括原始数据,还包括发送方和接收方的物理地址以及纠错和控制的信息。其中的地址确定了帧将发送的位置,纠错和控制信息则保证帧的准确到达。如果传送数据的过程中,接收点检测到数据有错误,就通知发送方重新发送这一帧。

    Ethernet规定:一组电信号称之为一个数据包,或者叫做一个帧。

    每一数据帧分成:报头head和数据data两部分。

    head包含:固定18个字节,发送者(源地址,6个字节),接收者(目标地址,6个字节),数据类型(6个字节)。

    data包含:最短46字节,最长1500字节。

    数据包的具体内容:head长度+data长度=最短64字节,最长1518字节,超过最大限制就分片发送。

    这就像写信,发送者的地址(源地址)就是你家的地址,接收者地址(目标地址)就是对方的收信地址,你家的路由器就相当于邮局。其实在计算机通信中的源地址和目标地址指的是mac地址。

    head中包含的源和目标地址:Ethernet规定接入Internet的设备都必须具备网卡,发送端的和接收端的地址便是指网卡的地址,即Mac地址。

    MAC地址(Media Access Control或者Medium Access Control):媒体访问控制,或称为物理地址、硬件地址,用来定义网络设备的位置。在OSI模型中,第三层网络层负责IP地址,第二层数据链路层则负责MAC地址。因此一个主机会有一个MAC地址,而每个网络位置会有一个专属于它的IP地址。

    MAC地址是网卡决定的,是固定的。用来表示互联网上每一个站点的标识符,采用十六进制数表示,共6个字节(48位)。其中,前三个字节是由IEEE的注册管理机构RA负责给不同厂家分配的代码(高位24位),也称为“编制上唯一的标识符”,后三个字节(低位24位)由各厂家自行指派给生产的适配器接口,称为扩展标识符(唯一性)。一个地址块可以生成224个不同的地址。MAC地址实际上就是适配器地址或适配器标识符EUI-48。

    MAC地址对应于OSI参考模型的第二层数据链路层,工作在数据链路层的交换机维护着计算机MAC地址和自身端口的数据库,交换机根据收到的数据帧中的“目的MAC地址”字段来转发数据帧。

    IP地址工作在OSI参考模型的第三层网络层。两者之间分工明确,默契合作,完成通信过程。IP地址专注于网络层,将数据包从一个网络转发到另外一个网络;而MAC地址专注于数据链路层,将一个数据帧从一个节点传送到相同链路的另一个节点。
    在这里插入图片描述
      有了mac地址以后,计算机就可以通信了,假设一个教室就是一个局域网(隔离的网络),这个教室里面有几台计算机,计算机的通信和人的通信是一个道理,把教室里面的人都比作一个个计算机,假设教室里面的人都是瞎子,其实计算机就是瞎子的,计算机通信基本靠吼,现在我要找教室里面的飞哥要战狼2的片,然后我就吼一声,说我要找飞哥要战狼2的片,战狼2的片就属于我的数据,但是我在发的时候我是不是要标识我是谁,我要找谁,我是谁就是我的mac地址,我要找谁就是飞哥的mac地址,这两个地址做数据包的头部,再加上数据战狼2的片就构成了一个数据帧。

    这个数据包封装好以后就往外发,到物理层以后就全部转成二级制,往外发是怎么发的呢?就是靠吼。即“我是Edison,我找飞哥要战狼2的片”。这么吼了一嗓子以后,全屋子的人都能听到,这就是广播。

    计算机底层,只要在一个教室里(一个局域网),都是靠广播的方式,吼。

    局域网的理解:什么是互联网,互联网就是由一个个局域网组成,局域网内的计算机不管是对内还是对外都是靠吼,这就是数据链路层的工作方式-----广播。

      广播出去以后,所有人都听得见,所有人都会拆开这个包,读发送者是谁,接收者是谁,只要接收者不是自己就丢弃掉。对计算机来说,它会看自己的Mac地址,飞哥收到以后,他就会把片发给我,发送回来同样采用广播的方式了,靠吼。

    同一个教室(同一个局域网)的计算机靠吼来通信,那不同教室的计算机又如何?

    比如说局域网1的pc1与局域网2的pc10如何通信?你在教室1(局域网1)吼,教室2(局域网2)的人肯定是听不见的。这就是跨网络进行通信,数据链路层就解决不了这个问题了,这就得靠网络层出面了。

      在讲网络层之前,其实基于广播的这种通信就可以实现全世界通信了,你吼一声,如果全世界是一个局域网,全世界的计算机肯定可以听得见,从理论上似乎行得通,如果全世界的计算机都在吼,你想一想,这是不是一个灾难。因此,全世界不能是一个局域网。于是就有了网络层。

    网络层

    网络层定义了一个IP协议,你想,我是这个教室的一个学生,我想找隔壁教室一个叫老王的学生,我也不认识老王,那怎么办,我吼?老王在另外一个教室肯定是听不到的。找教室的负责人,这个教室的负责人就负责和隔壁教室的负责人说话,说我们教室的有个学生要找你们教室的老王。往外传的东西交给负责人就可以了,内部的话上面已经提到,通过广播的方式,对外的东西广播失效。教室的负责人就是网关,网关即网络关口的意思。

    Mac地址是用来标识你这个教室的某个位置,IP地址是用来标识你在哪个教室(哪个局域网)。你要跨网络发包你是不是要知道对方的IP地址,比如你要访问百度,你肯定得知道百度服务器的IP地址。计算机在发包前,会判断你在哪个教室,对方在哪个教室,如果在一个教室,基于mac地址的广播发包就OK了;如果不在一个教室,即跨网络发包,那么就会把你的包交给教室负责人(网关)来转发。Mac地址及IP地址唯一标识了你在互联网中的位置。

    数据链路层中会把网络层的数据包封装到数数据链路层的数据位置,然后再添加上自己的包头,再发给物理层,物理层发给网关,网关再发给对方教室的网关,对方教室的网关收到后在那个教室做广播。

    在数据链路层看,数据封装了两层,跟玩俄罗斯套娃有点类似,一层套了一层。

      最终变成

      现在来看另一个问题,在吼之前怎么知道对方的Mac地址?这就得靠ARP协议。

    ARP协议的由来:在你找飞哥要片之前,你的先干一件事,想办法知道飞哥的Mac地址。即你的机器必须先发一个ARP包出去,ARP也是靠广播的方式发,ARP发送广播包的方式如下:

      局域网中怎么获取对方的Mac地址:

    肯定要知道对方的IP地址,这是最基本的,就像你要访问百度,肯定得知道百度的域名,域名就是百度的IP地址。自己的IP可以轻松获得,自己的Mac也轻松获取,目标Mac为12个F,我们叫广播地址,表达的意思是我想要获取这个目标IP地址172.16.10.11的机器的Mac地址。Mac为12个F代表的是一种功能,这个功能就是获取对方的MAC地址,计算机的Mac永远不可能是12个F。假设是在本教室广播,一嗓子吼出去了,所有人开始解包,只有IP地址是172.16.10.11的这个人才会返回他的Mac地址,其他人全部丢弃。发回来源Mac改成飞哥自己的Mac地址,同时把飞哥的Mac地址放在数据部分。

    跨网络怎么获取对方的Mac地址:

    通过IP地址区分,计算机运算判断出飞哥不在同一个教室,目标IP就变成了网关的IP了。网关的IP在计算机上配死了,可以轻松获取。


      这样网关就会把它的Mac地址返回给你,然后正常发包

      网关帮你去找飞哥,但对用户来说,我们根本就感觉不到网关的存在。

    运输层

    网络层的ip帮我们区分子网,以太网层的mac帮我们找到主机,然后大家使用的都是应用程序,你的电脑上可能同时开启qq,暴风影音,等多个应用程序,

    那么我们通过ip和mac找到了一台特定的主机,如何标识这台主机上的应用程序,答案就是端口,端口即应用程序与网卡关联的编号。

    运输层的主要作用就是建立端口到端口的通信。

    运输层定义了一些传输数据的协议和端口号(WWW端口80等),如:

    TCP——传输控制协议,可靠传输,数据包没有长度限制,理论上可以无限长,但是为了保证网络的效率,通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度,以确保单个TCP数据包不必再分割。用于传输可靠性要求高,数据量大的数据

    UDP——用户数据报协议,与TCP特性恰恰相反,不可靠传输,”报头”部分一共只有8个字节,总长度不超过65,535字节,正好放进一个IP数据包。用于传输可靠性要求不高,数据量小的数据,如QQ聊天数据就是通过这种方式传输的。

    会话层

    会话层负责在网络中的两节点之间建立,维持和终止通信,在这层协议中,解决节点链接的协调和管理问题。
      会话层的功能包括:建立通信链接,保持会话过程通信连接的畅通。同步两个节点之间的对话,决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。当通过拨号向你的ISP(因特网服务提供商)请求链接到因特网时,ISP服务器上的层就会向你与你的PC客户机上的会话层进行协商链接。若你的电话线偶然从墙上插孔脱落,你终端机上的会话层将检测到链接中断并重新发起链接。会话层通过决定节点通信的优先级和通信市场来设置通信期限。

    表示层

    表示层是应用程序和网络之间的翻译官。可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。在表示层,数据需要按照网络所能理解的方案的进行格式化。这种格式化因为使用网络的类型的不同而不同。表示层管理数据的加密和解密,例如银行账户,账户数据发送前加密,接受的时候对账户进行解密。

    应用层

    应用层由来:用户使用的都是应用程序,均工作于应用层,互联网是开发的,大家都可以开发自己的应用程序,数据多种多样,必须规定好数据的组织形式 。

    应用层功能:规定应用程序的数据格式,提供数据接口的标准,提供的服务包括文件的传输,文件的管理以及电子邮件的信息处理等

    例如:TCP协议可以为各种各样的程序传递数据,比如Email、WWW、FTP等等。那么,必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式,这些应用程序协议就构成了”应用层”。

    数据包的完整格式

    OSI七层模型各层协议

    物理层:EIA/TIA-232,EIA/TIA-499,V.35,V.24,RJ45,Ethernet,802.3,802.5,FDDI,NRZI,NRZ,B8ZS

    数据链路层:Frame Relay,HDLC,PPP,IEEE 802.3/802.2,FDDI,ATM,IEEE 802.5/802.2

    网络层:IP,IPX,AppleTalk DDP

    传输层:TCP,UDP,SPX

    会话层:RPC,SQL,NFS,NetBIOS,names,AppleTalk,ASP,DECnet,SCP

    表示层:TIFF,GIF,JPEG,PICT,ASCII,EBCDIC,encryption,MPEG,MIDI,HTML

    应用层:FTP,WWW,Telnet,NFS,SMTP,Gateway,SNMP

    参考资料

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  • OSI七层协议大白话解读

    万次阅读 多人点赞 2018-08-02 16:59:48
    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...

    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。

    每一层都运行不同的协议。协议是干什么的,协议就是标准。

    实际上还有人把它划成五层、四层。

    七层划分为:应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

    五层划分为:应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

    四层划分为:应用层、传输层、网络层、网络接口层

    物理层:

    字面意思解释:物理传输、硬件、物理特性。在深圳的你与北京的朋友聊天,你的电脑必须要能上网,物理体现是什么?是不是接一根网线,插个路由器,北京的朋友那边是不是也有根网线,也得插个路由器。也就是说计算机与计算机之间的通信,必须要有底层物理层方面的连通,就类似于你打电话,中间是不是必须得连电话线。

    中间的物理链接可以是光缆、电缆、双绞线、无线电波。中间传的是电信号,即010101...这些二进制位。

    底层传输的010010101001...这些二级制位怎么才能让它有意义呢?

    要让这些010010101001...有意思,人为的分组再适合不过了,8位一组,发送及接收都按照8位一组来划分。接收到8位为一组的话,那么就可以按照这8位数来做运算。如果没有分组,对方接收的计算机根本就不知道从哪一位开始来做计算,也解析不了收到的数据。我发了16位你就按照16位来做计算吗?我发100位你就按照100位做计算吗?没什么意义是吧。因此要想让底层的电信号有意义,必须要把底层的电信号做分组。我做好8位一组,那么我收到数据,我就知道这几个8位做一组,这几个8位做一组。那么每个8位就可以得到一个确定的数。分组是谁干的活呢?物理层干不了,这个是数据链路层干的。

    数据链路层

    早期的时候,数据链路层就是来对电信号来做分组的。以前每个公司都有自己的分组方式,非常的乱,后来形成了统一的标准(标准就是协议),即以太网协议Ethernet。

    Ethernet规定

    一组电信号称之为一个数据包,或者叫做一个“帧”

    • 每一数据帧分成:报头head和数据data两部分

    head包含:(固定18个字节)

    • 发送者(源地址,6个字节)
    • 接收者(目标地址,6个字节)
    • 数据类型(6个字节)

    data包含:(最短46字节,最长1500字节)

    • 数据包的具体内容

    head长度+data长度=最短64字节,最长1518字节,超过最大限制就分片发送。

    这就像写信,发送者的地址(源地址)就是你家的地址,接收者地址(目标地址)就是对方的收信地址,你家的路由器就相当于邮局。其实在计算机通信中的源地址和目标地址指的是mac地址

    Mac地址的由来:

    head中包含的源和目标地址由来:Ethernet规定接入Internet的设备都必须具备网卡,发送端的和接收端的地址便是指网卡的地址,即Mac地址。

    每块网卡出厂时都被烧录上一个实际上唯一的Mac地址,长度为48位2进制,通常由12位16进制数表示,(前六位是厂商编码,后六位是流水线号)

    有了mac地址以后,计算机就可以通信了,假设一个教室就是一个局域网(隔离的网络),这个教室里面有几台计算机,计算机的通信和人的通信是一个道理,把教室里面的人都比作一个个计算机,假设教室里面的人都是瞎子,其实计算机就是瞎子的,计算机通信基本靠吼,现在我要找教室里面的飞哥要战狼2的片,然后我就吼一声,说我要找飞哥要战狼2的片,战狼2的片就属于我的数据,但是我在发的时候我是不是要标识我是谁,我要找谁,我是谁就是我的mac地址,我要找谁就是飞哥的mac地址,这两个地址做数据包的头部,再加上数据战狼2的片就构成了一个数据帧。

    这个数据包封装好以后就往外发,到物理层以后就全部转成二级制,往外发是怎么发的呢?就是靠吼。即“我是Edison,我找飞哥要战狼2的片”。这么吼了一嗓子以后,全屋子的人都能听到,这就是广播。

    计算机底层,只要在一个教室里(一个局域网),都是靠广播的方式,吼。

    局域网的理解:什么是互联网,互联网就是由一个个局域网组成,局域网内的计算机不管是对内还是对外都是靠吼,这就是数据链路层的工作方式-----广播。

    广播出去以后,所有人都听得见,所有人都会拆开这个包,读发送者是谁,接收者是谁,只要接收者不是自己就丢弃掉。对计算机来说,它会看自己的Mac地址,飞哥收到以后,他就会把片发给我,发送回来同样采用广播的方式了,靠吼。

    同一个教室(同一个局域网)的计算机靠吼来通信,那不同教室的计算机又如何?

    比如说局域网1的pc1与局域网2的pc10如何通信?你在教室1(局域网1)吼,教室2(局域网2)的人肯定是听不见的。这就是跨网络进行通信,数据链路层就解决不了这个问题了,这就得靠网络层出面了。

    在讲网络层之前,其实基于广播的这种通信就可以实现全世界通信了,你吼一声,如果全世界是一个局域网,全世界的计算机肯定可以听得见,从理论上似乎行得通,如果全世界的计算机都在吼,你想一想,这是不是一个灾难。因此,全世界不能是一个局域网。于是就有了网络层。

    网络层:

    网络层定义了一个IP协议,

    你想,我是这个教室的一个学生,我想找隔壁教室一个叫老王的学生,我也不认识老王,那怎么办,我吼?老王在另外一个教室肯定是听不到的。找教室的负责人,这个教室的负责人就负责和隔壁教室的负责人说话,说我们教室的有个学生要找你们教室的老王。往外传的东西交给负责人就可以了,内部的话上面已经提到,通过广播的方式,对外的东西广播失效。教室的负责人就是网关,网关即网络关口的意思。

    Mac地址是用来标识你这个教室的某个位置,IP地址是用来标识你在哪个教室(哪个局域网)。你要跨网络发包你是不是要知道对方的IP地址,比如你要访问百度,你肯定得知道百度服务器的IP地址。计算机在发包前,会判断你在哪个教室,对方在哪个教室,如果在一个教室,基于mac地址的广播发包就OK了;如果不在一个教室,即跨网络发包,那么就会把你的包交给教室负责人(网关)来转发。Mac地址及IP地址唯一标识了你在互联网中的位置。

    数据链路层中会把网络层的数据包封装到数数据链路层的数据位置,然后再添加上自己的包头,再发给物理层,物理层发给网关,网关再发给对方教室的网关,对方教室的网关收到后在那个教室做广播。

    在数据链路层看,数据封装了两层,跟玩俄罗斯套娃有点类似,一层套了一层。

    最终变成

    现在来看另一个问题,在吼之前怎么知道对方的Mac地址?这就得靠ARP协议。

    ARP协议的由来:在你找飞哥要片之前,你的先干一件事,想办法知道飞哥的Mac地址。即你的机器必须先发一个ARP包出去,ARP也是靠广播的方式发,ARP发送广播包的方式如下:

    局域网中怎么获取对方的Mac地址:

    肯定要知道对方的IP地址,这是最基本的,就像你要访问百度,肯定得知道百度的域名,域名就是百度的IP地址。自己的IP可以轻松获得,自己的Mac也轻松获取,目标Mac为12个F,我们叫广播地址,表达的意思是我想要获取这个目标IP地址172.16.10.11的机器的Mac地址。Mac为12个F代表的是一种功能,这个功能就是获取对方的MAC地址,计算机的Mac永远不可能是12个F。假设是在本教室广播,一嗓子吼出去了,所有人开始解包,只有IP地址是172.16.10.11的这个人才会返回他的Mac地址,其他人全部丢弃。发回来源Mac改成飞哥自己的Mac地址,同时把飞哥的Mac地址放在数据部分。

    跨网络怎么获取对方的Mac地址:

    通过IP地址区分,计算机运算判断出飞哥不在同一个教室,目标IP就变成了网关的IP了。网关的IP在计算机上配死了,可以轻松获取。

    这样网关就会把它的Mac地址返回给你,然后正常发包

    网关帮你去找飞哥,但对用户来说,我们根本就感觉不到网关的存在。

    传输层

    传输层的由来:网络层的ip帮我们区分子网,以太网层的mac帮我们找到主机,然后大家使用的都是应用程序,你的电脑上可能同时开启qq,暴风影音,等多个应用程序,

    那么我们通过ip和mac找到了一台特定的主机,如何标识这台主机上的应用程序,答案就是端口,端口即应用程序与网卡关联的编号。

    传输层功能:建立端口到端口的通信

    补充:端口范围0-65535,0-1023为系统占用端口

    tcp协议:

    可靠传输,TCP数据包没有长度限制,理论上可以无限长,但是为了保证网络的效率,通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度,以确保单个TCP数据包不必再分割。

    以太网头ip 头              tcp头              数据                                                    

     

    udp协议:

    不可靠传输,”报头”部分一共只有8个字节,总长度不超过65,535字节,正好放进一个IP数据包。

    以太网头ip头                     udp头                           数据              

     

     

    应用层

    应用层由来:用户使用的都是应用程序,均工作于应用层,互联网是开发的,大家都可以开发自己的应用程序,数据多种多样,必须规定好数据的组织形式 。

    应用层功能:规定应用程序的数据格式。

    例:TCP协议可以为各种各样的程序传递数据,比如Email、WWW、FTP等等。那么,必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式,这些应用程序协议就构成了”应用层”。

     

     

     

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