OSI七层模型与TCP-IP协议

概述

OSI中的层 功能 TCP/IP协议族
应用层 文件传输,电子邮件,文件服务,虚拟终端 TFTP,HTTP,SNMP,FTP,SMTP,DNS,Telnet 等等
表示层 数据格式化,代码转换,数据加密 没有协议
会话层 解除或建立与别的接点的联系 没有协议
传输层 提供端对端的接口 TCP、UDP
网络层 为数据包选择路由 RIP,IP,ICMP,OSPF,EIGRP,IGMP
数据链路层 传输有地址的帧以及错误检测功能 SLIP,CSLIP,PPP,MTU
物理层 以二进制数据形式在物理媒体上传输数据 ISO2110,IEEE802,IEEE802.2

上面表格中看上去TCP有五层,但其实只有四层,当中

  1. 应用层:对应OSI中的应用层、表示层、会话层
  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),包含ARP、RARP等协议

两种模型的关系

  1. 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。
  2. 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
  3. OSI是一种理论下的模型,而TCP/IP已被广泛使用

OSI七层模型介绍(自下往上)

  • 物理层

    提供相邻节点间透明bit流传输,尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异

  • 数据链路层

    负责建立和管理节点间的链路,在物理层提供的比特流的基础上,通过差错控制等方法,提供可靠的通过物理介质传输数据的方法

    该层通常又被分为两个子层

    • 介质访问控制(MAC)

    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;

    • 逻辑链路控制(LLC)

    建立和维护网络连接,执行差错校验、流量控制和链路控制。

  • 网络层

    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。

    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。

    实现网络层功能时,需要解决的主要问题如下:

    1. 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)。
    2. 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。
    3. 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。
    4. 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(局部流量)。其目的在于防止阻塞,并进行差错检测。
  • 传输层

    OSI下3层的主要任务是数据通信,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。因此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。

    提供可靠的端到端的差错和流量控制

    主要功能:传输连接管理——“面向连接”和“面向无接连”,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

  • 会话层、表示层

  • 应用层

    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

简而言之,下3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,中间过渡。

TCP中各层传输单元说明

TU.gif

IP层传输单位是IP分组,属于点到点的传输;TCP层传输单位是TCP段,属于端到端的传输

一些设备

  • 物理层:网卡,网线,集线器(采用广播的形式来传输信息),中继器,调制解调器
  • 数据链路层:网桥(以MAC头部来决定转发端口),交换机(进行报文交换,能够进行地址学习,采用存储转发的形式来交换报文)
  • 网络层:路由器(连通不同的网络,选择信息传送的线路)
  • 网关工作在第四层传输层及其以上

交换机和路由器的区别

  1. 工作层次不同,交换机在数据链路层,路由器在网络层
  2. 数据转发所依据的对象不同,交换机依赖mac地址,路由器依赖IP地址
  3. 路由器提供了防火墙的服务,防止广播风暴,由交换机连接的网段仍属于同一个广播域

参考:

https://www.cnblogs.com/Robin-YB/p/6668762.html
https://www.cnblogs.com/jeanschen/p/3762475.html
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