OSI七层模型和TCP/IP协议栈 | 计算机网络

1.OSI七层模型

1.1 OSI七层模型

层名称	传输的数据	功能
应用层	报文（message）	提供应用程序间进程通信
表示层	报文（message）	处理数据格式、数据加密等
会话层	报文（message）	建立、维护和管理会话
传输层	段（segment）	建立主机端到端连接
网络层	包（package）	寻址和路由选择
数据链路层	帧（frame）	提供介质访问、链路管理等
物理层	比特流（bit）	传输比特流

注：在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报文

1.2 各层说明

下四层

• 物理层
  在通信信道（channel）上传输的原始比特流，是OSI参考模型的基础，它实现传输数据所需要的机械、电气功能特性。物理层不关心每一bit流所代表的含义，只关注如何把bit流通过不同物理链路传输至对端。典型的像中继器、集线器（hub）就属于物理层设备。
• 数据链路层
  提供对物理层的控制，检测并纠正可能出现的错误，使之对网络层显现一条无错线路，并且进行流量调控。
• 网络层
  检查网络拓扑，以决定传输报文的最佳路由，转发数据包。其关键问题是确定数据包从源端到目的端如何选择路由。网络层设备通过运行路由协议（Routing Protocol）来计算到目的地的最佳路由，找到数据包应该转发的下一个网络设备，然后利用网络层协议封装数据包，利用下层提供的服务把数据发送到下一个网络设备。
• 传输层
  向用户（一般指应用层的进程），提供有效、可靠的服务。

上三层

• 会话层
  会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。
• 表示层
  主要解决用户信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩，加密和解密等工作都由表示层负责。
• 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。

2.TCP/IP协议栈

TCP/IP（Transfer Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）模型的开放性和易用性，以致在实践中得到了广泛应用，从而使TCP/IP协议栈事实上的标准协议

2.1 TCP/IP协议栈

层名称	典型协议	作用
应用层	HTTP、Telnet、FTP、TFTP、DNS	提供应用程序网络接口
传输层	TCP、UDP	建立端到端连接
网络层	IP、ICMP、IGMP、ARP、RARP	寻址和路由选择
网络接口层	Ethernet、802.3、PPP、HDLC、FR	物理介质访问

2.2 TCP/IP协议栈协议简介

• 应用层
  • HTTP（超文本传输协议）：用来访问在WWW服务器上的各种页面。
  • FTP（文件传输协议）：为文件传输提供了途径，它允许数据从一台主机传送到另一台主机上。
  • DNS（域名服务系统）：用于实现从主机域名到IP地址之间的转换。
• 传输层
  • TCP （传输控制协议）：为应用程序提供可靠的面向连接的通信服务，适用于要
    求得到响应的应用程序。目前，许多流行的应用程序都使用TCP。
  • UDP（用户数据报协议）：提供了无连接通信，且不对传送数据包进行可靠的保
    证。适合于一次传输小量数据，可靠性则由应用层来负责。
• 网络层
  • IP（互联网协议）：IP协议和路由协议协同工作, 寻找能够将数据包传送到目的端的最优路径。IP协议不关心数据报文的内容，提供无连接的、不可靠的服务。
  • ARP（地址解析协议）：把已知的IP地址解析为MAC地址。
  • RARP（反向地址解析协议）：用于数据链路层地址已知时，解析IP地址。
  • ICMP（网际控制消息协议）：定义了网络层控制和传递消息的功能。
  • IGMP（网际组管理协议）：用于组播组成员管理。
• 数据链路层
  数据链路层分为两个子层：逻辑链路控制子层（LLC, Logic Link Control Sublayer），介质访问控制子层（MAC, Media Access Control Sublayer）。（还有一种是五层结构，即把物理层和数据链路层分开）

3.TCP/IP与OSI对应关系

OSI	TCP/IP
应用层、表示层、会话层（上三层）	应用层
传输层	传输层
网络层	网络层
数据链路层、物理层	网络接口层