OSI模型的7个层次分别是物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层!
为了和方便讲解数据传输的过程,我就从最上层应用层将起(第一层是物理层,千万别搞反了,这是初学者很容易犯的错误)
-------应用层:为用户访问网络提供一个应用程序接口(API)。数据就是从这里开始产生的。
--------表示层:既规定数据的表示方式(如ACS码,JPEG编码,一些加密算法等)!当数据产生后,会从应用层传给表示层,然后表示层规定数据的表示方式,在传递给下一层,也就是会话层
--------会话层:他的主要作用就是建立,管理,区分会话!主要体现在区分会话,可能有的人不是很明白!我举个很简单的例子,就是当你与多人同时在聊QQ的时候,会话层就会来区分会话,确保数据传输的方向,而不会让原本发给B的数据,却发到C那里的情况!
---这是面向应用的上三层,而我们是研究数据传输的方式,所以这里说的比较简要,4下层
是我们重点研究的对象
--------传输层:他的作用就是规定传输的方式,如可靠的,面向连接的TCP。不可靠,无连的UDP。数据到了这里开始会对数据进行封装,在头部加上该层协议的控制信息!这里我们通过具体分析TCP和UDP数据格式来说明
首先是TCP抱文格式,如下图
我们可以看到TCP抱文格式:
第1段包括源端口号和目的端口号。源端口号的主要是用来说明数据是用哪个端口发送过来的,一般是随即生成的1024以上的端口号!而目的端口主要是用来指明对方需要通过什么协议来处理该数据(协议对应都有端口号,如ftp-21,telnet-23,dns-53等等)
第2,3段是序列号和确认序列号,他们是一起起作用的!这里就涉及到了一个计算机之间建立连接时的“3次握手过程”首先当计算机A要与计算机B通信时,首先会与对方建立一个会话。而建立会话的过程被称为“3次握手”的过程。这里我来详细将下“3次握手”的过程。首先
计算机A会发送一个请求建立会话的数据,数据格式为发送序号(随即产生的,假如这里是序号=200),数据类型为SYN(既请求类型)的数据,当计算机B收到这个数据后,他会读取数据里面的信息,来确认这是一个请求的数据。然后他会回复一个确认序列号为201的ACK(既确认类型),同时在这个数据里还会发送一个送序号SYN=500(随即产生的),数据类型为SYN(既请求类型)的数据 。来请求与计算机建立连接!当计算机A收到计算机B回复过来的信息后,就会恢复一个ACK=501的数据,然后双方就建立起连接,开始互相通信!这就是一个完整的“3次握手”的过程。从这里我们就可以看出之所以说TCP是面向连接的,可靠的协议,就是因为每次与对方通信之前都必须先建立起连接!
我们接下来分析第4段,该段包括头部长度,保留位,代码位,WINDOWS(窗口位)。头部长度既是指明该数据头部的长度,这样上层就可以根据这个判断出有效的数据(既DATA)是从哪开始的。(数据总长度-头部长度=DATA的起始位置),而保留位,代码位我们不需要了解,这里就跳过了!而窗口位是个重点地!他的主要作用是进行提高数据传输效率,并且能够控制数据流量。在早期,数据传输的效率是非常的低的。从上面的“3次握手”的过程我门也可以看出,当一个数据从计算机A发送给B后,到等到计算机收到数据的确认信息,才继续发送第2个数据,这样很多时间都浪费在漫长的等待过程中,无疑这种的
传输方式效率非常的低,后来就发明了滑动窗口技术(既窗口位所利用的技术),既计算机一次性发送多个数据(规定数量),理想情况是当最后个数据刚好发送完毕,就收到了对方的确认第1个数据的信息,这样就会继续发送数据,大大提高了效率(当然实际情况,很复杂,有很多的因素,这里就不讨论了!),由于控制的发送的数量,也就对数据流量进行了控制!
第5段是校验和,紧急字段。校验和的作用主要就是保证的数据的完整性。当一个数据发送之前,会采用一个散列算法,得到一个散列值,当对方受到这个数据后,也会用相同的散列算法,得到一个散列值并与校验和进行比较,如果是一样的就说明数据没有被串改或损坏,既是完整的!如果不一样,就说明数据不完整,则会丢弃掉,要求对方重传! 紧急字段是作用到代码位的。这里也不做讨论
后面的选项信息和数据就没什么好说的了
有个叫什么代码的电影下面我们在来分析UDP数据抱文的格式。如下图
这里我们可以明显的看出UDP的数据要少很多。只包含源断口,目的端口。长度,校验和
以及数据。这里各字段的作用与上面TCP的类似,我就不在重新说明了。这里明显少了序列号和确认序列号
,既说明传输数据的时候,不与对方建立连接,只管传出去,至于对方能不能收到,他不会理的,专业术语是“尽最大努力交付”。这里可能就有人回有疑问,既然UDP不可靠。那还用他干什么。“存在即是合理”(忘了哪为大大说的了)。我门可以看出UDP的数据很短小只有8字节,这样传输的时候,速度明显会很快,这是UDP最大的优点了。所以在一些特定的场合下,用UDP还是比较适用的
--------网络层:主要功能就是逻辑寻址(寻IP地址)和路由了!当传输层对数据进行封装以后,传给网络层,这时网络层也会做相同的事情,对数据进行封装,只不过加入的控制信息不同罢了!
下面我们还是根据IP数据包格式来分析。如图:
我们可以看到数据第1段包含了版本,报头长度,服务类型,总长度。这里的版本是指IP协议的版本,即IPV4和IPV6,由于现在互连网的高速发展,IP地址已经出现紧缺了,为了解
决这个问题,就开发出了IPV6协议,不过IPV6现在只是在一部分进行的实验和应用,要IPV6完全取代IPV4还是会有一段很长的时间的!报头长度,总长度主要是用来确认数据的的位置。服务类型字段声明了数据报被网络系统传输时可以被怎样处理。例如:TELNET协议可能要求有最小的延迟,FTP协议(数据)可能要求有最大吞吐量,SNMP协议可能要求有最高可靠性,NNTP(Network News Transfer Protocol,网络新闻传输协议)可能要求最小费用,而ICMP协议可能无特殊要求(4比特全为0)。
第2段包含标识,标记以及段偏移字段。他们的主要作用是用来进行数据重组的。比如你在传送一部几百M的电影的时候,不可能是电影整个的一下全部传过去,而已先将电影分成许多细小的数据段,并对数据段进行标记,然后在传输,当对方接受完这些数据段后,就需要通过这些数据标记来进行数据重组,组成原来的数据!就好象拼图一样
第3段包含存活周期(TTL),协议,头部校验和!存活周期既数据包存活的时间,这个是非常有必要的。如果没有存活周期,那么这个数据就会永远的在网络中传递下去,很显然这样网络很快就会被这些数据报塞满。
存活周期(TTL值)一般是经过一个路由器,就减1,当TTL值为0的时候路由器就会丢弃这
样TTL值为0的数据包!
这里协议不是指具体的协议(ip,ipx等)而是一个编号,来代表相应的协议!头部校验和,保证数据饿完整性
后面的源地址(源IP地址),说明该数据报的的来源。目的地址既是要发送给谁
--------数据链路层:他的作用主要是物理寻址(既是MAC地址)当网络层对数据封装完毕以后,传给数据库链路层。而数据库链路层同样会数据桢进行封装!同样我们也也好是通过数据报文格式来分析
这个报文格式比较清晰,我们可以清楚的看到包含目的MAC地址,源MAC地址,总长度,数据,FCS
目的MAC地址,源MAC地址肯明显是指明数据针的来源及目的,总长度是为了确认数据的位置,而FCS是散列值,也是用来保证数据的完整性。但这里就出现一个问题,当对方接受到了这个数据针而向上层传送时,并没有指定上层的协议,那么到底是IP协议呢还是IPX协议。所以后来抱文格式就改了,把总长度字段该为类型字段,用来指明上层所用的协议,
但这样一来,总长度字段没有了,有效数据的起誓位置就不好判断了!所以为了能很好的解决这个问题。又将数据链路层分为了2个字层,即LLC层和MAC层。LLC层在数据里加入类型字段,MAC层在数据里加入总长度字段,这样就解决这个问题了
-------物理层:是所有层次的最底层,也是第一层。他的主要的功能就是透明的传送比特流!当数据链路层封装完毕后,传给物理层,而 物理层则将,数据转化为比特流传输(也就是00),
当比特流传到对方的机器的物理层,对方的物理层将比特流接受下来,然后传给上层(数据链路层),数据链路层将数据组合成桢,并对数据进行解封装,然后继续穿给上层,这是一个逆向的过层,指导传到应用层,显示出信息!
以上就是一个数据一个传输的完整过程!
OSI(Open System Interconnect)开放式系统互联。
一般都叫OSI参考模型
是ISO(国际标准化组织)组织在1985年研究的网络互联模型。
最早的时候网络刚刚出现的时候,很多大型的公司都拥有了网络技术,公司内部计算机可以相互连接。可以却不能与其它公司连接。因为没有一个统一的规范。计算机之间相互传输的信息对方不能理解。所以不能互联。
ISO为了更好的使网络应用更为普及,就推出了OSI参考模型。其含义就是推荐所有公司使用这个规范来控制网络。这样所有公司都有相同的规范,就能互联了。
其内容如下:
第7层应用层—直接对应用程序提供服务,应用程序可以
变化,但要包括电子消息传输
第6层表示层—格式化数据,以便为应用程序提供通用接
口。这可以包括加密服务
第5层会话层—在两个节点之间建立端连接。此服务包括
建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设
置,尽管可以在层4中处理双工方式
第4层传输层—常规数据递送-面向连接或无连接。包括
全双工或半双工、流控制和错误恢复服务
第3层网络层—本层通过寻址来建立两个节点之间的连接,
它包括通过互连网络来路由和中继数据
第2层数据链路层—在此层将数据分帧,并处理流控制。本层
指定拓扑结构并提供硬件寻址
第1层物理层—原始比特流的传输,电子信号传输和硬件接口
数据发送时,从第七层传到第一层,接受方则相反。
上三层总称应用层,用来控制软件方面。
下四层总称数据流层,用来管理硬件。
数据在发至数据流层的时候将被拆分。
在传输层的数据叫段 网络层叫包 数据链路层叫帧 物理层叫比特流 这样的叫法叫PDU (协议数据单元)
OSI中每一层都有每一层的作用。比如网络层就要管理本机的IP的目的地的IP。数据链路层就要管理MAC地址(介质访问控制)等等,所以在每层拆分数据后要进行封装,以完成接受方与本机相互联系通信的作用。
如以此规定。
OSI模型用途相当广泛。
比如交换机、集线器、路由器等很多网络设备的设计都是参照OSI模型设计的。
知道道这么多就可以了。至少CCNA就考这么多。
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