计算机网络(2)-分层结构和OSI参考模型、TCP/IP参考模型、5层参考模型

1. 为什么需要分层？

发送文件前需要完成很多准备工作，解决很多大问题，为了能解决这些大问题，需要使用分层结构，将大问题转换为小问题再解决。
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2. 怎么分层？

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每一层结构都要包装SDU，生成新的PDU：
PDU（对等层次之间传送的数据单元）=PCI（协议控制信息）+SDU（传输的实际数据）

3. OSI参考模型

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生产上通用的是4层TCP/IP参考模型。
为了解决计算机网络中复杂的大问题，需要使用分层结构。
目的：支持异构网络系统的互联互通。
国际标准化组织（ISO）于1984年提出开放系统互连（OSI）参考模型，不利于生产使用，仅适合理论研究。

OSI参考模型：物数网传会表应
123层属于通信子网，用于数据通信。
567层属于资源子网，用于数据处理。

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OSI参考模型的通信过程：

端到端：后四层发送数据包，无需知道中间是怎么发送的，也不需要知道这个数据包经过哪些地方，只需要知道发送的对等实体就行。
点到点：前三层发送数据包，必须要知道下一步发送给谁。

OSI参考模型的打包、拆包过程：
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注意：
①数据链路层要对上层发送过来的PDU进行头尾包装，而其他层（除了物理层）只需要对数据进行头包装。
②物理层不需要对数据链路层传过来的数据进行包装，只需要将数据转换为比特。

4. OSI参考模型详解

4.1 应用层

需要联网的程序都属于应用层，不需要联网的就不属于应用层。如QQ、微信属于应用层，记事本不属于应用层。
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4.2 表示层

表示层：用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）
3大功能：
①数据格式变换
②数据加密解密
③数据压缩和恢复

4.3 会话层

会话层：向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序的传输数据。建立的连接，即是建立会话，也称建立同步。可以同时建立多个互不影响的会话。
2大功能：
①建立、管理、终止会话
②使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信，实现数据同步。常用于传输大文件。

4.4 传输层

传输层：负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信。传输单位是报文段或用户数据报。
4大功能：
①可靠传输、不可靠传输：基于确认机制的可靠传输，若没有收到确认，则重新发送。
②差错控制：当发送的报文段或用户数据报丢失或者顺序出错，会修复和改正。
③流量控制：控制发送方的发送速率
④复用分用：
复用：多个应用层可同时使用传输层的服务【如qq和微信同时发送消息给另一个qq和信息，qq和微信分别拥有各自的端口号，故qq和微信可以同时使用传输层传输报文段，而不会造成混乱。】
分用：传输层把收到的信息按端口号分别交付给应用层上相应的进程。【另一个qq和微信收到发送过来的报文段，根据端口号识别里面的报文段应该交给哪个应用层上的程序去处理。】
主要协议：TCP、UDP

4.5 网络层

网络层：主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上不同的主机提供通信服务，网络层传输单位是数据报。【数据报过长可切割成多个分组进行传输】
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4大功能：
①路由选择：找到一条最佳路径进行路由转发
②流量控制：控制发送方的发送速率
③差错控制：检验收到的分组是否出错，确保收到的数据都是正确的。
④拥塞控制：当所有节点都来不及接收分组，就会丢失大量的分组，此时网络就处于拥塞状态。需要采取措施来缓解这种状态，即拥塞控制。
主要协议：IP IPX ICMP IGMP ARP RARP OSPF

4.6 数据链路层

数据链路层：把网络层传下来的数据组装成帧。该层的传输单位是帧。
4大功能：
①成帧（定义帧的开始和结束）
②差错控制：帧错、位错
③流量控制
④访问（接入）控制：控制对信道的访问，帧在数据链路层上以广播的方式传输，其他主机只能用作监听，故每次只能有一台主机接入数据链路层。
主要协议：SDLC HDLC PPP STP