1.3计算机⽹络体系结构及OSI七层参考模型与TCPIP参考模型⽬录
1、计算机⽹络体系结构
session数据错误是什么意思为什么需要有计算机⽹络体系结构？我们都知道计算机⽹络⾮常复杂，涉及⾮常多的组成部分：如主机（hosts）、路由器（routers）、链路（links）、应⽤（applications）、协议（protocols）等等。那么有没有这样⼀种系统结构能够很好的描述⽹络呢？如果有的话是什么样的结构呢？⾄少这个系统结构可以⽤来讨论⽹络。答案是可以使⽤分层结构来描述复杂系统。为什么采⽤分层结构呢？（分层结构优点）因为分层结构清晰，有利于我们认识复杂系统的部件及其关系；模块化的分层易于系统更新、维护，任何⼀层服务实现的改变对于系统其它层都是透明的；有利于标准化。
计算机⽹络体系结构简称⽹络体系结构(network architecture)是分层结构，计算机⽹络体系结构是计算机⽹络的各层及其协议的集合，每层遵循某个/些⽹络协议完成本层功能。协议是控制两个对等实体进⾏通信的规则的集合，协议 是 “ ⽔平的 ”  。服务：任⼀层实体需要使⽤下层服务，遵循本层协议，实现本层功能，向上层提供 服务 ，服务是“ 垂直的 ”，下层协议的实现对上层的 服务⽤户是 透明的。同系统的相邻层 实体间通过接⼝进⾏交互。
2、OSI与Internet参考模型
2.1OSI参考模型
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。可是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。从⽽形成了⼀个个的⽹络孤岛，限制了计算机和⽹络的发展。因⽽国际标准化组织（ISO）推出了OSI参考模型。
OSI（Open System Interconnect）即开放式系统互连，⼀般叫OSI参考模型，OSI参考模型是由国际标准化组织 (ISO) 于1984年提出的分层⽹络体系结构模型， ⽬的是⽀持异构⽹络系统的互联互通。但由于OSI参考模型的标准实在是太严格了，⽬前还没有完全按照OSI标准设计的⽹络，理论成功，市场失败。OSI参考模型采⽤分层设计的⽅式，将⼀个复杂的⽹络问题划分成了多个⼩的问题。使⽹络的维护更利于实现、使⽹络技术更利于更新。OSI给设计⽹络和⽹络排错提供了⼀个⾮常好的模型和思路——⼀个完整的应该具备哪些功能？该功能在哪个层次？通过这样的思考⽅式很容易定位⽹络的故障。也很容易的来衡量出⼀个现实的⽹络是否完善。OSI参考模型将⽹络按照功能分为7层，每层完成特定的⽹络功能。如表1-1所⽰。
表1-1 OSI七层参考模型
层号层名数据的名字功能描述
7应⽤层
（Application）
数据（data)
提供⽤户通过⽤户代理（如浏览器）或⽹络接⼝使⽤⽹络（服务）如、⽂件传输（FTP）、电⼦邮件
（SMTP）、Web（HTTP）等。
6表⽰层
（Presentation）
数据（data）
处理两个系统间交换信息的 语法与语义（syntax and semantics  ） 问题，⽐如对⽤户数据进⾏相
应的编码、加密/解密、压缩/解压缩等
5会话层（Session）数据（data）对话控制（dialog controlling）：建⽴维护对话、同步(synchronization)数据：在数据流中插⼊“同步点”。
4传输层
（Transport）
数据段
（sagment）
为数据提供⼀种安全可靠的传输⽅式，主要做的⼯作：分段与重组、SAP寻址（确保将完整报⽂提交给
正确进程，如端⼝号）、连接控制、流量控制、差错控制
3⽹络层（Network）分组（packet）负责源主机到⽬的主机数据分组（packet）交付。完成数据在⽹络中的实际传输，确定地址和最佳路径。逻辑寻址（Logical addressing）：封装全局唯⼀逻辑地址，确保数据分组被送达⽬的主机，如IP地址；路由（Routing）：路由器(或⽹关)互连⽹络，确定分组从源主机到⽬的主机最佳传输路径；分组转发：将分组从路由器的输⼊端⼝交换到正确的输出端⼝。
2数据链路层（Data
link）
帧（frame）
负责 结点- 结点（node-to-node ） 之间的数据传输，使⽤硬件地址来定位远程主机（物
理寻址）：在帧头中增加发送端和/或接收端的物理地址标识数据帧的发送端和/或接收端
（组帧）。并进⾏必要的控制：
流量控制（Flow control）——避免淹没接收端
差错控制（Error control）——检测并重传损坏或丢失帧，并避免重复帧
差错控制（Error control）——检测并重传损坏或丢失帧，并避免重复帧
访问(接⼊)控制（Access control）——在任⼀给定时刻决定哪个设备拥有链路（物理介质）控制使⽤权
1物理层（Physical）⽐特流传输⽐特流。将链路层的数据⽤⾼低不同的电平值表⽰发送到物理线路上。物理层规定了设备的接⼝形状、针脚个数、针脚不同电平值的含义。
2.2TCP/IP（Internet）参考模型
TCP/IP协议栈是美国国防部⾼级研究计划局计算机⽹（Advanced Research Projects Agency Network，ARPANET）及其后继Internet使⽤的参考模型。从低层到⾼层依次为：⽹络接⼝层（对应OSI
参考模型中的物理层和数据链路层）、⽹际层、传输层和应⽤层（对应OSI参考模型中的会话层、表⽰层和应⽤层）。TCP/IP由于得到⼴泛应⽤⽽成为事实上的国际标准。TCP/IP的层次结构及各层的主要协议如图1.1所⽰。
图1.1TCP/IP参考模型
2.3五层参考模型
综合OSI和TCP/IP参考模型的优点，我们将七层参考模型中的会话层和表⽰层的功能由应⽤层来做，采⽤五层参考模型来学习计算机⽹络。五层分别为：物理层、数据链路层、⽹络层、传输层和应⽤层。
3、OSI下数据封装与通信过程
在OSI参考模型中主机要完成所有的七层功能，中间系统只需要完成下三层的功能，也就是物理层、数据链路层、⽹络层。之前也提到了，按照层次结构来看，所有对等层次之间都遵循相关的协议，进⾏数据交换，也就是说，对应层次之间协议规定了这个层次如何去构造数据，如何去交换数据，但要注意协议画的是虚线，在对等层之间交换的数据并不是物理上直接到达的，只是逻辑上到达对应的对等层。那么物理上真正通信是如何通信的呢？物理上通信怎么说也得通过链路，通过光信号、电信号、或者电磁波，所以物理层最下边是物理介质，物理介质完成物理信号传输。
那么按照OSI参考模型来看，数据是怎么进⾏通信的呢？⽐如A主机要发送⼀个数据给B，主机A的应⽤层最先处理数据，应⽤层处理完交给表⽰层，表⽰层交给会话层......，⼀层⼀层留下来通过物理介质发送到中间系统，中间系统从物理层把数据接收过来，接收以后要把数据进⾏还原，还原的时候遵循对等
层之间的协议，⽐如中间系统的物理层还原数据时要遵循和主机A的物理层的协议。逐层还原到⽹络层。⽹络层明确数据应该在哪⼀段连路上传输，然后逐层处理交到物理层，传输到主机B，主机B再逐层还原。
注意：图1.2中实线所描述的过程是数据真正流动的⽅向，OSI参考模型把这个也叫做实通讯（或物理通讯）。那么虚线看到的是对等层之间的通信。协议规定的是对等层之间如何交换数据，⽐如应⽤层，在这⼀层看来，似乎数据是从主机A的应⽤层直接送到主机B的应⽤层。举个例⼦，我给⼥朋友（-vv-）写信，我写完信邮寄给⼥朋友，⼥朋友收到之后回信，看似好像是我直接和⼥票通信。事实上是我把信加上信封，按照规定（协议）写上等信息，然后交给我们那的邮递员，邮递员逐层往下交，然后通过汽车、⽕车或者飞机等邮寄，邮寄的时候也是每⼀环节读取信封上的信息确定该往哪发，最后我⼥票收到信后，打开看信。所以协议是“⽔平的”，在传输过程中，相邻层之间交换信息是通过接⼝把数据交给下⼀层，或者通过接⼝向上⼀层提供服务。
我们从图1.2发现OSI上⾯四个层是和下⾯三层不太⼀样，中间系统实现的功能只到第三层，⽹络层再往上中间系统理论上就不⽤实现了。也就意味着上⾯四层直接从源主机对应到⽬的主机对应层次，这四层协议规定处理的数据直接到⽬的主机去处理。我们把这四层叫做端到端层（end-end）。
图1.2 OSI参考模型数据通信过程
我们假设撇开中间系统，看源主机A到⽬的主机B的通信，从顶层来看我们是希望源主机A的⽤户数据送
到⽬的主机B接收，⽐如⼀个⽂件，或⼀句话。按照OSI参考模型来看，主机A和主机B都需要实现7层功能。
在OSI参考模型看来，数据通信时，是⼀层⼀层处理，逐层封装好，在物理上进⾏实在的传输：从源主机（SOURCE）的应⽤层发出来的数据是有⼀定格式的协议数据单元，称为PDU（protocol data unit）。应⽤层发给下⼀层表⽰层后，在PDU前⾯加上了本层控制信息，也就是图1.3中的AH，加在头部。图1.3中加了头部PH的A-PDU，更新为本层的PDU，也就是要发给第五层会话层的内容。即A-PDU+PH=P-PDU。上⼀层向下⼀层发送PDU，逐层加上本层的头部后成为下⼀层的PDU。直⾄发到数据链路层，数据链路层还加⼀个尾部，也就是DT，起到校验作⽤，如果数据正确，继续传输，数据错误直接丢掉不继续传输。数据链路层发给物理层后，物理层将PDU转换为⼆进制编码（⽐特流），通过硬件转换为信号发送出去。这样源主机七层任务完成。
图1.3右侧是⽬的主机的数据接收过程：接收到硬件的⼆进制信号后，物理层转换为PDU发个数据链路层。数据链路层拆掉头部和尾部后，将⾚裸的PDU送给⽹络层。⽹络层再拆掉头部，送⼊下⼀层，逐层拆掉头部，到了送给应⽤层时，前⾯不同层添加的头部完全被拆⼲净，留下原本发送的最原始PDU，也就是⽤户数据。
图1.3 OSI参考模型数据封装与通信过程
那么这⾥就有⼀个问题，为什么要进⾏数据封装？回答这个问题之前，先来了解⼀下加了那么多的头和尾，加的都是些什么内容。我们在构造协议数据单元（PDU）时会在头部增加控制信息，这些控制信息主要包括1）地址（Address）：⽤来标识发送端和接收端，源主机得知道数据往哪发，⽬的主机得知道
数据是谁给发的。2）差错检测编码（Error-detecting code）: ⽤于差错检测或纠正。3）协议控制
（Protocol control）: 实现协议功能的附加信息，如: 优先级（priority）、服务质量（QoS）、 和安全控制等。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。