OSI七层模型与TCPIP协议基础知识整理
OSI模型与TCP/IP模型
1、OSI模型
tcpip协议pdf
在计算机⽹络产⽣之初，每个计算机⼚商都有⾃⼰的⼀套⽹络体系结构概念，他们互不相容。因此，国家标准化组织（ISO）在1979年建⽴了⼀个分委员来专门研究⼀种⽤于开发系统互联的体系结构，称为OSI，OSI是⼀个协议规范的集合，它并没有提供⼀个可以实现的⽅法，⽽是描述了⼀些概念，⽤来协调进程间通信标准的制定。所以OSI模型不是⼀个标准，定义了连接异种计算机的概念框架，这个框架使得全球范围的计算机可以进⾏开放式通信。
OSI参考模型也采⽤了分层结构技术，它是⼀个具有7层结构的体系模式（物理层、数据链路层、⽹络层、传输层、会话层、表⽰层、应⽤层）。发送和接收信息所涉及的内容和相应的设备称为实体。OSI的每⼀层都包含多个实体，处于同⼀层的实体称为对等实体。
OSI参考模型把⽹络系统分为7层，每⼀层都去实习不同的功能，每⼀层的功能都以协议形式正规描述，协议定义了某层同远⽅⼀个对等通信所使⽤的⼀套规则和约定。每⼀层向相邻上层提供⼀套确定的服务，并且使⽤与之相邻的下层所提供的服务。
物理层：物理层是OSI参考模型中的底层，主要定义了系统的电⽓、机械、过程和功能标准。例如：电压、物理数据速率、最⼤传输距离等。物理层传输的基本单位是⽐特流，即0和1，也就是最基本的电信号或光信号。
数据链路层：数据链路层是在通信实体间建⽴数据链路联接，传输的基本单位为帧。数据链路层为⽹络层提供差错控制和流量控制服务。数据链路层有MAC（Media Access Control介质访问控制⼦屋）和LLC（Logical Link Control 逻辑链路控制⼦层）组成，MAC主要负责逻辑上识别不同协议类型，并对其实⾏封装，即数据链路层接收上⼀层并且添加更多的控制信息，然后把封装好的帧分组传送到其⽬标设备。
⽹络层：⽹络层主要为数据在结点之间传输创建逻辑链路，通过路由选择算法为分组选择最佳路径，从⽽实现拥塞控制、⽹络互联等功能。⽹络层提供的服务有⾯向联接和⾯向⽆联接的服务两种。⾯向联接的服务是可靠的联接服务，在数据交换之前必须建⽴起联接，然后传输数据，结束后终⽌之前的联接服务。⾯向⽆联接服务是⼀种不可靠服务，不能防⽌报⽂的丢失、重发或失序。但⾯向⽆联系服务优点在于其服务⽅式灵活⽅便，并且⾮常迅速。
传输层：传输层是⽹络体系结构中⾼低层之间链接的⼀个接⼝层，不单单是⼀个单独的结构层，⽽是整个分析体系协议的核⼼。传输层主要功能为负责总体的数据传输和数据控制。传输层在整个OSI模型中⾮常重要，主要有两个协议⼯作：TCP和UDP。TCP是传输控制协议，UDP是⽤户报⽂协议。
会话层：会话层主要功能是负责维护两个节点之间的传输来联接，确保点到点传输不中断，以及管理数据交换功能。会话层可以通过对话控制来决定使⽤何种通信⽅式，全双⼯通信或半双⼯通信。
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。表⽰层的作⽤之⼀是为异种机通信提供⼀种公共语⾔，以便能进⾏互操作。
应⽤层：OSI模型中的最⾼层，是直接⾯向⽤户的⼀层。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。
2、TCP/IP模型
TCP/IP参考模型是计算机⽹络的祖⽗ARPANET和其后继的因特⽹使⽤的参考模型。TCP/IP是⼀组⽤于实现⽹络互连的通信协议。Internet⽹络体系结构以TCP/IP为核⼼。基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次，它们分别是：⽹络接⼊层、⽹际互联层（主机到主机）、传输层、和应⽤层。
⽹络接⼊层：⽹络接⼊层与OSI参考模型中的物理层和数据链路层相对应。它负责监视数据在主机和⽹络之间的交换。
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。
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)。
应⽤层：应⽤层对应于OSI参考模型的⾼层，为⽤户提供所需要的各种服务，例如：FTP、Telnet、DNS、SMTP等。
模型对⽐
相同点
OSI参考模型和TCP/IP参考模型都采⽤了层次结构的概念。
都能够提供⾯向连接和⽆连接两种通信服务机制。
不同点
OSI采⽤的七层模型，⽽TCP/IP是四层结构。
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。
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。
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。反观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。
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。
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。
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。
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。
3、封装与解封过程
封装过程：
应⽤层数据经过传输层封装头部形成TCP报⽂段或UDP数据报。(TCP报⽂段头部最少20个字节，剩下有40字节的选项；⽽UDP报⽂段最少8个字节)
传输层的报⽂段当做⽹络层传输单位的数据部分，再加上⼀个IP头部组成IP数据报。报头固定长度为20字节，还有40字节可选部分。
⽹络层的IP数据报作⽂数据链路层传输单位的数据部分（可能有分⽚），数据部分的头部有14个字节帧头，还有4个字节帧尾；数据帧的⼤⼩范围为64字节-1518字节（包括头部）。⾄此帧不再继续封装，帧数据最终成为了在物理⽹络上的传输的字节序列。
帧转化为⽐特流。
解封过程：
当数据帧到达⽬的主机的时候，沿着协议栈向上传递。每⼀个帧根据头部信息识别对应不同的协议，将数据部分（IP数据报）分发到不同⽹络协议指定的区域中。
⽹络层识别IP数据报的报头，将分⽚的数据部分组装成完整的传输层报⽂段，分发到报⽂段不同协议指定的区域中。
传输层根据报⽂段头部的端⼝号，将数据部分发送到指定的操作系统端⼝中，最后数据到达⽬标的应⽤程序。
到达应⽤层，应⽤程序会收到被操作系统封装前的源应⽤数据（经过了各种解码/译码）。在应⽤程序看来，数据包封装/解封装好像是没有发⽣过⼀样。

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