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  • OSI网络七层模型

    千次阅读 2019-05-23 13:43:48
    第一种模型是OSI七层模型,OSI为(Open System interconnect)的缩写,自上而下分别是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层 物理层:网卡,网线,集线器,中继器,调制解调器 数据链路层...

    1.OSI七层模型

    1.1.简介

    第一种模型是OSI七层模型,OSI为(Open System interconnect)的缩写,自上而下分别是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

     

    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

     

    1.2物理层

    首先,物理层并不是物理媒体本身,物理层的媒体包括电缆、光纤等。正因为物理媒体会有很多差异,所以物理层的作用正是尽可能地屏蔽这些差异,使上面的数据链路曾感觉不到这些差异。其主要任务就是确定与传输媒体的接口有关的一些特性,如机械特性、电气特性等。在这一层,数据的单位为比特(bit)。

    1.3数据链路层

    数据链路层的使用的信道主要有以下两种类型:点对点信道、广播信道

    数据链路层的协议有很多种,但有三个基本问题则是共同的:封装成帧、透明传输、差错检测。

    封装成帧:就是在数据前后分别添加首部和尾部,这样就构成了 帧。

    透明传输:用字节填充法(在非帧边界的控制字符插入转义字符)解决透明传输的问题。

    差错检测:传输过程中可能会出现差错(比特差错),为保证可靠性,在数据链路层广泛使用了循环冗余检验CRC的检错技术

    数据链路层的协议的代表包括PPP STP SDLC等,这一层的单位是帧。

    1.4网络层

    网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点,数据包是包含在帧中,包中封装了网络层包头,如源站点、目的站点信息等,如果你还在讨论一个ip地址,那么你是在这层的问题。此外还有一些路由协议的地址解析协议(ARP),网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等,这一层,数据的单位为数据包。网络协议代表有IP IPX RIP OSPF 等

     

    1.5传输层(运输层)

    传输层是整个网络体系结构中的关键层次之一。IP数据报中的首部明确标记了两个主机的IP地址,但是“两个主机之间的通信”说法不清楚,因为真正进行通信的实体是主机中的进程。根据应用程序的不用需求,运输层需要两种不同的运输协议,即面向连接的TCP和无连接的UDP。TCP数据单元为段 而UDP中数据单元为数据报。

    TCP 面向连接 全双工 面向字节流 每一条TCP连接有两个端点,这两个端点是什么呢?不是主机,也不是主机IP,不是应用进程,也不是运输层的协议端口。TCP链接的端点叫做套接字(socket)=IP地址:端口号

    TCP的三次握手和四次挥手

    TCP的可靠传输的实现:1.滑动窗口 2.超时重传 3.选择确认 SACK

    TCP的流量控制:滑动窗口

    TCP的拥塞控制:慢开始与拥塞避免

    UDP是无连接 尽最大努力交付 面向报文 首部开销小 8字节 比TCP的20个字节小

     

    1.6会话层

    会话单位的控制层,其主要功能是按照在应用进程之间约定的原则,按照正确的顺序收、发数据,进行各种形态的对话。

    1.7表示层

    数据表示形式的控制层,其主要功能是把应用层提供的信息变换为能够共同理解的形式,提供字符代码、数据格式、控制信息格式、加密等的统一表示。

    1.8.应用层

    OSI参考模型的最高层。其功能是实现应用进程(如用户程序、终端操作员等)之间的信息交换。同时,还具有一系列业务处理所需要的服务功能。应用层许多协议都是基于客户服务器方式。

     

    2.五层互联网协议

    自上而下:应用层,传输层,网络层,链路层和物理层

     

    3. TCP/IP四层模型

    3.1 应用层:对应OSI中的应用层、表示层、会话层

    3.2 物理链路层:对应OSI中的数据链路层、物理层(也有叫网络接口层)
     

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  • 不同机器上的用户之间建立及管理会话,在数据传输中设置和维护计算机网络中两台计算机之间的通信连接 第4 传输 把传输表头(TH)加至数据以形成数据包(传输表头包含了所使用的协议等发送信息) 第...


    OSI 模型(Open System Interconnection model)是一个由国际标准化组织提出的概念模型,试图提供一个使各种不同的计算机和网络在世界范围内实现互联的标准框架。

    它将计算机网络体系结构划分为七层,每层都可以提供抽象良好的接口。了解 OSI 模型有助于理解实际上互联网络的工业标准——TCP/IP 协议

    🔺 OSI 网络七层模型:

    第7层应用层提供为应用软件而设的接口,以设置与另一应用软件之间的通信,各种应用程序协议,如HTTPFTPSMTPPOP3
    第6层表示层把数据转换为能与接收者的系统格式兼容并适合传输的格式,信息的语法语义及它们的关联,如加密解密、转换翻译、压缩解压缩
    第5层会话层不同机器上的用户之间建立及管理会话,在数据传输中设置和维护计算机网络中两台计算机之间的通信连接
    第4层传输层把传输表头(TH)加至数据以形成数据包(传输表头包含了所使用的协议等发送信息)
    第3层网络层决定数据的路径选择和转寄,将网络表头(NH)加至数据包,以形成分组(网络表头包含了网络数据),控制子网的运行,如逻辑编址、分组传输、路由选择
    第2层数据链路层网络寻址、错误侦测和改错,同时将原始比特流转变为逻辑传输路线,当表头和表尾被加至数据包时,会形成帧 [ 数据链表头(DLH)是包含了物理地址和错误侦测及改错的方法,数据链表尾(DLT)是一串指示数据包末端的字符串 ]
    第1层物理层在局部局域网上传送数据帧,它负责管理计算机通信设备和网络媒体之间的互通(包括了针脚、电压、线缆规范、集线器、中继器、网卡、主机适配器等),机械、电子、定时接口通信信道上的原始比特流传输

    七层模型介绍:

    • 物理层:
      物理层负责最后将信息编码成电流脉冲或其它信号用于网上传输;
      如:RJ45等将数据转化成0和1;
    • 数据链路层:
      数据链路层通过物理网络链路提供数据传输。不同的数据链路层定义了不同的网络和协议特征,其中包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、数据帧序列以及流控;
      可以理解为:规定了0和1的分包形式,确定了网络数据包的形式;
    • 网络层:
      网络层负责在源和终点之间建立连接;
      可以理解为:此处需要确定计算机的位置,怎么确定?IPv4,IPv6!
    • 传输层:
      传输层向高层级提供可靠的端到端的网络数据流服务
      可以理解为:每一个应用程序都会在网卡注册一个端口号,该层就是端口与端口的通信!常用的(TCP/IP)协议;
    • 会话层:
      会话层建立、管理和终止表示层与实体之间的通信会话;
      建立一个连接(自动的手机信息、自动的网络寻址);
    • 表示层:
      表示层提供多种功能用于应用层数据编码和转化,以确保以一个系统应用层发送的信息 可以被另一个系统应用层识别;
      可以理解为:解决不同系统之间的通信,如:Linux下的QQ和Windows下的QQ可以通信;
    • 应用层:
      OSI 的应用层协议包括文件的传输、访问及管理协议(FTAM) ,以及文件虚拟终端协议(VIP)和公用管理系统信息(CMIP)等;
      规定数据的传输协议;

    OSI 模型各层间关系和通讯时的数据流向如图所示:

    在这里插入图片描述

    常见的应用层协议:

    协议端口说明
    HTTP80 或 8080超文本传输协议
    HTTPS443HTTP+SSL,HTTP的安全版
    FTP20,21,990文件传输协议
    POP3110邮局协议
    SMTP25简单邮件传输协议
    telnet23远程终端协议

    各种协议在最初 OSI 模型中的位置:

    第7层应用层HTTP、SMTP、SNMP、FTP、Telnet、SIP、SSH、NFS、RTSP、XMPP、Whois、ENRP
    第6层表示层如 XDR、ASN.1、SMB、AFP、NCP
    第5层会话层如 ASAP、TLS、SSH、ISO 8327 / CCITT X.225、RPC、NetBIOS、ASP、Winsock、BSD sockets
    第4层传输层TCP、UDP、RTP、SCTP、SPX、ATP、IL
    第3层网络层如 IP、ICMP、IGMP、IPX、BGP、OSPF、RIP、IGRP、EIGRP、ARP、RARP、 X.25
    第2层数据链路层如 以太网、令牌环、HDLC、帧中继、ISDN、ATM、IEEE 802.11、FDDI、PPP
    第1层物理层如 线路、无线电、光纤、信鸽

    🔺 HTTP、TCP/IP 协议与 SOCKET 之间的区别:

    1、TCP/IP 连接:

    手机能够使用联网功能是因为手机底层实现了TCP/IP协议,可以使手机终端通过无线网络建立TCP连接。TCP协议可以对上层网络提供接口,使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上。

    建立起一个TCP连接需要经过“三次握手”:

    第一次握手:客户端发送syn(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认;

    第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN(syn=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态;

    第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。

    文章:【TCP的三次握手四次挥手】

    握手过程中传送的包里不包含数据,三次握手完毕后,客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下,TCP连接一旦建立,在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前,TCP连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求,断开过程需要经过“四次握手”。

    2、HTTP 连接:

    HTTP协议即超文本传送协议(Hypertext Transfer Protocol ),是Web联网的基础,也是手机联网常用的协议之一,HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。

    HTTP连接最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应,在请求结束后,会主动释放连接。从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。

    1)在HTTP 1.0中,客户端的每次请求都要求建立一次单独的连接,在处理完本次请求后,就自动释放连接。

    2)在HTTP 1.1中则可以在一次连接中处理多个请求,并且多个请求可以重叠进行,不需要等待一个请求结束后再发送下一个请求。

    由于HTTP在每次请求结束后都会主动释放连接,因此HTTP连接是一种“短连接”,要保持客户端程序的在线状态,需要不断地向服务器发起连接请求。通常的做法是即时不需要获得任何数据,客户端也保持每隔一段固定的时间向服务器发送一次“保持连接”的请求,服务器在收到该请求后对客户端进行回复,表明知道客户端“在线”。若服务器长时间无法收到客户端的请求,则认为客户端“下线”,若客户端长时间无法收到服务器的回复,则认为网络已经断开。

    3、SOCKET 原理:

    (1)socket 套接字概念:

    套接字(socket)是通信的基石,是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示,包含进行网络通信必须的五种信息:连接使用的协议,本地主机的IP地址,本地进程的协议端口,远地主机的IP地址,远地进程的协议端口。

    应用层通过传输层进行数据通信时,TCP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接,许多计算机操作系统为应用程序与TCP/IP协议交互提供了套接字(Socket)接口。应用层可以和传输层通过Socket接口,区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信,实现数据传输的并发服务。

    (2)建立 socket 连接

    建立Socket连接至少需要一对套接字,其中一个运行于客户端,称为ClientSocket,另一个运行于服务器端,称为ServerSocket

    套接字之间的连接过程分为三个步骤:服务器监听客户端请求连接确认

    服务器监听:服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字,而是处于等待连接的状态,实时监控网络状态,等待客户端的连接请求。

    客户端请求:指客户端的套接字提出连接请求,要连接的目标是服务器端的套接字。为此,客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字,指出服务器端套接字的地址和端口号,然后就向服务器端套接字提出连接请求。

    连接确认:当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时,就响应客户端套接字的请求,建立一个新的线程,把服务器端套接字的描述发给客户端,一旦客户端确认了此描述,双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态,继续接收其他客户端套接字的连接请求。

    🔺 TCP/IP四层参考模型:

    第4层应用层应用层对应于OSI参考模型的应用层表示层,为用户提供所需要的各种服务,例如:FTPTelnetDNSSMTP
    第3层传输层传输层对应于OSI参考模型的传输层,为应用层实体提供端到端的通信功能,保证了数据包的顺序传送及数据的完整性。该层定义了两个主要的协议:传输控制协议TCP)和用户数据报协议UDP)
    第2层网际互联层网际互联层对应于OSI参考模型的网络层,主要解决主机到主机的通信问题。它所包含的协议设计数据包在整个网络上的逻辑传输。注重重新赋予主机一个IP地址来完成对主机的寻址,它还负责数据包在多种网络中的路由。该层有三个主要协议:网际协议IP)、互联网组管理协议IGMP)和互联网控制报文协议ICMP
    第1层网络接入层网络接入层OSI参考模型中的物理层数据链路层相对应。它负责监视数据在主机和网络之间的交换。事实上,TCP/IP本身并未定义该层的协议,而由参与互连的各网络使用自己的物理层和数据链路层协议,然后与TCP/IP的网络接入层进行连接。地址解析协议ARP)工作在此层,即OSI参考模型的数据链路层

    TCP协议提供的是一种可靠的、通过“三次握手”来连接的数据传输服务;而UDP协议提供的则是不保证可靠的(并不是不可靠)、无连接的数据传输服务。

    IP协议是网际互联层最重要的协议,它提供的是一个可靠、无连接的数据报传递服务。

    🔺 模型比较:

    共同点:

    (1)OSI参考模型和TCP/IP参考模型都采用了层次结构的概念。

    (2)都能够提供面向连接和无连接两种通信服务机制。

    不同点:

    (1)OSI采用的七层模型,而TCP/IP是四层结构。

    (2)TCP/IP参考模型的网络接口层实际上并没有真正的定义,只是一些概念性的描述。而OSI参考模型不仅分了两层,而且每一层的功能都很详尽,甚至在数据链路层又分出一个介质访问子层,专门解决局域网的共享介质问题。

    (3)OSI模型是在协议开发前设计的,具有通用性。TCP/IP是先有协议集然后建立模型,不适用于非TCP/IP网络。

    (4)OSI参考模型与TCP/IP参考模型的传输层功能基本相似,都是负责为用户提供真正的端对端的通信服务,也对高层屏蔽了底层网络的实现细节。所不同的是TCP/IP参考模型的传输层是建立在网络互联层基础之上的,而网络互联层只提供无连接的网络服务,所以面向连接的功能完全在TCP协议中实现,当然TCP/IP的传输层还提供无连接的服务,如UDP;相反OSI参考模型的传输层是建立在网络层基础之上的,网络层既提供面向连接的服务,又提供无连接的服务,但传输层只提供面向连接的服务。

    (5)OSI参考模型的抽象能力高,适合与描述各种网络;而TCP/IP是先有了协议,才制定TCP/IP模型的。

    (6)OSI参考模型的概念划分清晰,但过于复杂;而TCP/IP参考模型在服务、接口和协议的 区别上不清楚,功能描述和实现细节混在一起。

    (7)TCP/IP参考模型的网络接口层并不是真正的一层;OSI参考模型的缺点是层次过多,划分意义不大但增加了复杂性。

    (8)OSI参考模型虽然被看好,由于没把握好时机,技术不成熟,实现困难;相反,TCP/IP参考模型虽然有许多不尽人意的地方,但还是比较成功的。

    参考至:
    深入浅出-网络七层模型
    最全的socket,tcp,http三者之间的区别和原理

    展开全文
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    如果你读过计算机专业,或者学习过网络通信,那你一定听说过 OSI 模型,它曾无数次让你头大。OSI 是 Open System Interconnection 的缩写,译为“开放式系统互联”。

    OSI 模型把网络通信的工作分为 7 层,从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

    OSI 只是存在于概念和理论上的一种模型,它的缺点是分层太多,增加了网络工作的复杂性,所以没有大规模应用。后来人们对 OSI 进行了简化,合并了一些层,最终只保留了 4 层,从下到上分别是接口层、网络层、传输层和应用层,这就是大名鼎鼎的 TCP/IP 模型。
     

    OSI 七层网络模型和 TCP/IP 四层网络模型的对比
    图1:OSI 七层网络模型和 TCP/IP 四层网络模型的对比


    这个网络模型究竟是干什么呢?简而言之就是进行数据封装的。

    我们平常使用的程序(或者说软件)一般都是通过应用层来访问网络的,程序产生的数据会一层一层地往下传输,直到最后的网络接口层,就通过网线发送到互联网上去了。数据每往下走一层,就会被这一层的协议增加一层包装,等到发送到互联网上时,已经比原始数据多了四层包装。整个数据封装的过程就像俄罗斯套娃。

    当另一台计算机接收到数据包时,会从网络接口层再一层一层往上传输,每传输一层就拆开一层包装,直到最后的应用层,就得到了最原始的数据,这才是程序要使用的数据。

    给数据加包装的过程,实际上就是在数据的头部增加一个标志(一个数据块),表示数据经过了这一层,我已经处理过了。给数据拆包装的过程正好相反,就是去掉数据头部的标志,让它逐渐现出原形。

    你看,在互联网上传输一份数据是多么地复杂啊,而我们却感受不到,这就是网络模型的厉害之处。我们只需要在代码中调用一个函数,就能让下面的所有网络层为我们工作。

    我们所说的 socket 编程,是站在传输层的基础上,所以可以使用 TCP/UDP 协议,但是不能干「访问网页」这样的事情,因为访问网页所需要的 http 协议位于应用层。

    两台计算机进行通信时,必须遵守以下原则:

    • 必须是同一层次进行通信,比如,A 计算机的应用层和 B 计算机的传输层就不能通信,因为它们不在一个层次,数据的拆包会遇到问题。
    • 每一层的功能都必须相同,也就是拥有完全相同的网络模型。如果网络模型都不同,那不就乱套了,谁都不认识谁。
    • 数据只能逐层传输,不能跃层。
    • 每一层可以使用下层提供的服务,并向上层提供服务。
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    OSI是Open System Interconnect的缩写,意为开放式系统互联。国际标准化组织(ISO)制定了OSI模型。这个模型把网络通信的工作分为7层,分别是物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层,其中高层,既7、6、5、4层定义了应用程序的功能,下面3层,既3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流

    层数作用协议链接物理数据单位
    物理层物理层规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上层协议提供了一个传输数据的物理媒体属于物理层定义的典型规范代表包括:EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等LAN中的各种粗、细同轴电缆、T型接、插头,接收器,发送器,中继器等都属物理层的媒体和连器。转发器Repeater、集线器Hub、重发器(也称中继器或转发器) 示例:Rj45,802.3等。在这一层,数据的单位称为比特(bit)。
    数据链路层
    数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。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
    数据链路层协议的代表包括:SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。连接设备:网桥(也称桥接器)Bridge(可以进行两个网段之间的数据链路层的协议转换)         示例:ATM,FDDI等在这一层,数据的单位称为帧(frame)。
    网络层网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。此外,网络层还可以实现拥塞控制、网际互联等功能网络层协议的代表包括:IP、IPX、RIP、OSPF等连接设备: 路由器Router、桥路器Brouter(网桥和路由器的混合系统)         示例:IP,IPX等在这一层,数据的单位称为数据包(packet)。 
    传输层传输层是第一个端到端,即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外,传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题传输层协议的代表包括:TCP、UDP、SPX等。IP为不可靠,TCP为可靠示例:TCP,UDP,SPX。在这一层,数据的单位称为数据段(segment) 
    会话层会话层管理主机之间的会话进程,即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。会话层协议的代表包括:NetBIOS、ZIP(AppleTalk区域信息协议)等示例:RPC,SQL等
    表示层表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。表示层协议的代表:ASCII、ASN.1、JPEG、MPEG等示例:加密,ASII等。  
    应用层应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。应用层协议的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP等连接设备:网关Gateway(也称网间连接器、信关或联网机)(用来连接异种网络(包括不同的各类网络操作系统),实现网络之间协议的转换)   示例:telnet,HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等 



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空空如也

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