OSI七层协议和tcp/ip四层协议详解

谈到网络不能不谈OSI参考模型，虽然OSI参考模型的实际应用意义不是很大，但其的确对于理解网络协议内部的运作很有帮助，也为我们学习网络协议提供了一个很好的参考。在现实网络世界里，TCP/IP协议栈获得了更为广泛的应用。

OSI参考模型

OSI的基本概念

OSI是Open System Interconnect的缩写，意为开放式系统互联。

OSI七层参考模型的各个层次的划分遵循下列原则：

1、同一层中的各网络节点都有相同的层次结构，具有同样的功能。

2、同一节点内相邻层之间通过接口（可以是逻辑接口）进行通信。

3、七层结构中的每一层使用下一层提供的服务，并且向其上层提供服务。

4、不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。

 

第一层：物理层（PhysicalLayer)，

规定通信设备的机械的、电气的、功能的和过程的特性，用以建立、维护和拆除物理链路连接。具体地讲，机械 特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等；电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率 距离限制等；功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义，即定义了DTE和DCE之间各个线路的功能；规程特性定义了利用信号线进行bit流传输的一组 操作规程，是指在物理连接的建立、维护、交换信息是，DTE和DCE双放在各电路上的动作系列。在这一层，数据的单位称为比特（bit）。属于物理层定义的典型规范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。

 

第二层：数据链路层（DataLinkLayer):

在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧（Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。在这一层，数据的单位称为帧（frame）。数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。

 

第三层是网络层

在 计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点， 确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。如 果你在谈论一个IP地址，那么你是在处理第3层的问题，这是“数据包”问题，而不是第2层的“帧”。IP是第3层问题的一部分，此外还有一些路由协议和地 址解析协议（ARP）。有关路由的一切事情都在这第3层处理。地址解析和路由是3层的重要目的。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。

 

第四层是处理信息的传输层

第4层的数据单元也称作数据包（packets）。但是，当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法，TCP的数据单元称为段 （segments）而UDP协议的数据单元称为“数据报（datagrams）”。这个层负责获取全部信息，因此，它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的 数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。第4层为上层提供端到端（最终用户到最终用户）的透明的、可靠的数据传输服务。所为透明的传输是指在通信过程中 传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。

 

第五层是会话层

这一层也可以称为会晤层或对话层，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，而是统称为报文。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。

 

第六层是表示层

这一层主要解决拥护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。

 

第七层应用层

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。应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

OSI参考模型

       在这个OSI七层模型中，每一层都为其上一层提供服务、并为其上一层提供一个访问接口或界面。不同主机之间的相同层次称为对等层。如主机A中的表示层和主机B中的表示层互为对等层、主机A中的会话层和主机B中的会话层互为对等层等。对等层之间互相通信需要遵守一定的规则，如通信的内容、通信的方式，我们将其称为协议（Protocol）。OSI参考模型的提出是为了解决不同厂商、不同结构的网络产品之间互连时遇到的不兼容性问题。但是该模型的复杂性阻碍了其在计算机网络领域的实际应用。 与此对照，后面我们将要学习的TCP/IP参考模型，获得了非常广泛的应用。实际上，也是目前因特网范围内运行的唯一一种协议。

七层结构与数据格式

物理层比特流（Bit）数据链路层数据帧（Frame）网络层
数据包（Packet）传输层
数据段（Segment）或报文（Message）会话层
数据(Data)表示层
数据（Data）
应用层

数据(Data)

比喻

7 应用层：老板

6 表示层：相当于公司中演示文稿、替老板写信的助理

5 会话层：相当于公司中收寄信、写信封与拆信封的秘书

4 传输层：相当于公司中跑邮局的送信职员

3 网络层：相当于邮局中的排序工人

2 数据链路层：相当于邮局中的装拆箱工人

1 物理层：相当于邮局中的搬运工人

TCP/IP参考模型

     主机到网络层（网络接口层） --- 实际上TCP/IP参考模型没有真正描述这一层的实现，只是要求能够提供给其
                    上层-网络互连层一个访问接口，以便在其上传递IP分组。由于这一层次未被
                    定义，所以其具体的实现方法将随着网络类型的不同而不同。

　　 网络互连层（网际层） --- 网络互连层是整个TCP/IP协议栈的核心。它的功能是把分组发往目标网络或
                    主机。同时，为了尽快地发送分组，可能需要沿不同的路径同时进行分组传
                    递。因此，分组到达的顺序和发送的顺序可能不同，这就需要上层必须对分
                    组进行排序。
                    网络互连层定义了分组格式和协议，即IP协议（Internet Protocol）。

     传输层 --- 在TCP/IP模型中，传输层的功能是使源端主机和目标端主机上的对等实体
                    可以进行会话。在传输层定义了两种服务质量不同的协议。即：传输控制协
                    议TCP（transmission control protocol）和用户数据报协议UDP（user
                                   datagram protocol）。
                    
                    TCP协议是一个面向连接的、可靠的协议。它将一台主机发出的字节流无
                    差错地发往互联网上的其他主机。在发送端，它负责把上层传送下来的字
                    节流分成报文 段并传递给下层。在接收端，它负责把收到的报文进行重组后
                    递交给上层。TCP协议还要处理端到端的流量控制，以避免缓慢接收的接收
                    方没有足够的缓冲区接收 发送方发送的大量数据。
　　
                    UDP协议是一个不可靠的、无连接协议，主要适用于不需要对报文进行排序
                    和流量控制的场合。


         应用层 --- TCP/IP模型将OSI参考模型中的会话层和表示层的功能合并到应用层实现。

TCP/IP参考模型

TCP/IP参考模型的层次结构