OSI七层模型和TCP/IP模型

1、OSI七层模型

物理层数据链路层网络层 传输层会话层 表示层应用层，当终端A发送消息到终端B，数据流发送过程图

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。

2.各层介绍

（1）物理层

利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输；

数据单位比特，典型协议：EIA/TIA RS-232, EIA/TIA RS-449, V.35 , RJ-45主要设备：中继器 集线器

物理层协议关心：使用什么的物理信号表示 0 和1 ；最初如何建立连接最后如何断开连接；数据传输是否能够同时在两个

方向上进行。

曼彻斯特编码（前半部分与码元相同，后半部分相反）和差分曼彻斯特编码

信道复用：频分复用 时分复用

（2）数据链路层

数据链路层（Data Link Layer）负责建立和管理节点间的链路。

数据单位帧，典型协议：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继  ，主要设备：二层交换机、网桥

主要功能：通过各种控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。在物理层提供的比特流

的基础上，通过差错控制、流量控制方法，使有差错的物理线路变为无差错的数据链路，即提供可靠的通过物理介质传输数据的

方法。
该层通常又被分为介质访问控制（MAC）和逻辑链路控制（LLC）两个子层。

MAC子层的主要任务是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；

LLC子层的主要任务是建立和维护网络连接，执行差错校验、流量控制和链路控制。
数据链路层：接收来自物理层的位流形式的数据，并封装成帧，按照顺序传送到上一层；同样，也将来自上层的数据帧，拆装为位流

形式的数据转发到物理层；并且，还负责处理接收端发回的确认帧的信息，以便提供可靠的数据传输。发送方接受方通过CRC校验判断数

据的正确性

（3）网络层

数据单位：数据报， 代表协议：IP ， IPX ，RIP，OSPF，主要设备：路由器

网络层（Network Layer）它是OSI参考模型中最复杂的一层，也是通信子网的最高一层。它在下两层的基础上向资源子网提供服务。

主要任务是：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（路径选择）。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。具体地说，数据链路层的数据在这一层被转换为数据包，然后通过路径选择、分段组合、顺序、

进/出路由等控制，将信息从一个网络设备传送到另一个网络设备。
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。所以在单个局域网内 报文可以直接由一台主机

传送到另一台主机，所以网络层的工作量很少。

在实现网络层功能时，需要解决的主要问题如下：
  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，子网中的设备都会被分配

一个唯一的逻辑地址（如IP地址）。
 交换：规定不同的信息交换方式。常见的交换电路、报文、分组 ATM
  路由算法：
连接服务：数据链路层流量控制是网络相邻节点间的流量，本层控制的是从源节点到目的节点间的流量，防止阻塞，并进行差错检测。

（4）传输层

数据单元也是数据报，TCP的数据单元称段，UDP协议的数据单元成为数据报

代表协议：TCP、UDP，SPX

传输层（Transport Layer）是完成网络中不同主机上的用户进程之间可靠的数据通信，向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输。

该层常见的协议：TCP/IP中的TCP协议、Novell网络中的SPX协议和微软的NetBIOS/NetBEUI协议。 数据压缩
传输层提供决定对会话层用户提供什么样的服务，对网络层会话层都提供一个监督任务。处理传输差错和监控服务质量。

（5）会话层

在会话层及以上的层次中，数据传送单元统称报文，主要规范有DIS8236和DIS8237

会话层（Session Layer）是用户应用程序和网络之间的接口，主要任务是：向两个实体的表示层提供建立和使用连接的方法。

将不同实体之间的表示层的连接称为会话。因此会话层的任务就是组织和协调两个会话进程之间的通信，并对数据交换进行管理。
用户可以按照半双工、单工和全双工的方式建立会话。当建立会话时，用户必须提供他们想要连接的远程地址 比如域名（DN）
会话管理：允许用户在两个实体设备之间建立、维持和终止会话，并支持它们之间的数据交换。例如提供单方向会话或双向同时会话，

并管理会话中的发送顺序，以及会话所占用时间的长短。
 会话流量控制：提供会话流量控制和交叉会话功能。
寻址：使用远程地址建立会话连接。
出错控制：从逻辑上讲会话层主要负责数据交换的建立、保持和终止，但实际的工作却是接收来自传输层的数据，并负责纠正错误。

此层检查的错误不是通信介质的错误，而是磁盘空间、打印机缺纸等类型的高级错误。

（6）表示层：

采用不同数据表示法 的计算机之间能够互相通信，“处理用户信息的表示问题，如编码、数据格式转换和加密解密”等。

（7）应用层

应用层为用户提供的服务和协议有：文件服务、目录服务、文件传输服务（FTP）、远程登录服务（Telnet）、电子邮件服务（E-mail）

打印服务、安全服务、网络管理服务、数据库服务等

代表协议：Telnet、FTP、HTTP、SNMP

（8）总结：

OSI是一个理想的模型，一般网络系统只涉及其中的几层。从网络功能的角度观察：下面4层主要提供数据传输和交换功能，即以节点到节点

之间的通信为主；第4层作为上下两部分的桥梁，是整个网络体系结构中最关键的部分；而上3层则以提供用户与应用程序之间的信息和数据处理功能为主。

简言之，下4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。

OSI分层优点：层间的标准接口方便了工程模块化，创建了一个很好的互连环境，降低了复杂度，是程序更容易修改。
       

3、TCP/IP模型

TCP/IP参考模型 分为四个层次：应用层    传输层  网络层  网络接口层（物理层+数据链路层）

（1）

OSI七层网络模型

Linux TCP/IP四层概念模型

对应网络协议

应用层（Application）

应用层

TFTP, FTP, NFS, WAIS

表示层（Presentation）

Telnet, Rlogin, SNMP, Gopher

会话层（Session）

SMTP, DNS

传输层（Transport）

传输层

TCP, UDP

网络层（Network）

网际层

IP, ICMP, ARP, RARP, AKP, UUCP

数据链路层（Data Link）

网络接口

FDDI, Ethernet, Arpanet, PDN, SLIP, PPP

物理层（Physical）

IEEE 802.1A, IEEE 802.2到IEEE 802.11

 1．网络接口

    网络接口把数据链路层和物理层放在一起，对应TCP/IP概念模型的网络接口。对应的网络协议主要是：Ethernet、FDDI和能传输IP数据包的任何协议。

    2．网络层

    IP是TCP/IP协议使用的传输机制，IP传输的是数据报的分组，每个数据报独立传输，不同的数据报可以走不同的路由，也可能不按照顺序到达，也可能会重复。IP不会跟踪记录这些数据报经过的路由，并且在它们到达终点后，IPO也不具有按原顺序排序的能力。

网络层和网络接口层最大的区别：该层是端到端的通信，网络接口层是点到点。

3．传输层

传输层和网络层最大的区别是，网络中所有节点都必须有网络层，但只有发送起点A和接收终点B有传输层。计算机A的传输层将报文拆分成多个数据报，然后再将这些数据报分别递交给网络层来传输。计算机B的传输层等所有数据报都接收后，将它们重装得到报文段。

传输层包括TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议），它们是传输层中最主要的协议。TCP建立在IP之上，定义了网络上程序到程序的数据传输格式和规则，提供了IP数据 包的传输确认、丢失数据包的重新请求、将收到的数据包按照它们的发送次序重新装配的机制。TCP 协议是面向连接的协议，类似于打电话，在开始传输数据之前，必须先建立明确的连接。UDP也建立在IP之上，但它是一种无连接协议，两台计算机之间的传输 类似于传递邮件：消息从一台计算机发送到另一台计算机，两者之间没有明确的连接。UDP不保证数据的传输，也不提供重新排列次序或重新请求的功能，所以说 它是不可靠的。虽然UDP的不可靠性限制了它的应用场合，但它比TCP具有更好的传输效率。

    4．应用层

    应 用层、表示层和会话层对应Linux TCP/IP概念模型中的应用层。应用层位于协议栈的顶端，它的主要任务是应用。一般是可见的，如利用FTP（文件传输协议）传输一个文件，请求一个和目 标计算机的连接，在传输文件的过程中，用户和远程计算机交换的一部分是能看到的。常见的应用层协议有：HTTP，FTP，Telnet，SMTP和 Gopher等。应用层是Linux网络设定最关键的一层。Linux服务器的配置文档主要针对应用层中的协议。

 

层次名称

功    能

协    议

网络接口

（Host-to-Net Layer）

负责实际数据的传输，对应OSI参考模型的下两层

HDLC（高级链路控制协议）

PPP（点对点协议）

SLIP（串行线路接口协议）

网际层

（Inter-network Layer）

负责网络间的寻址

数据传输，对应OSI参考模型的第三层

IP（网际协议）

ICMP（网际控制消息协议）

ARP（地址解析协议）

RARP（反向地址解析协议）

传输层

（Transport Layer）

负责提供可靠的传输服务，对应OSI参考模型的第四层

TCP（控制传输协议）

UDP（用户数据报协议）

应用层

（Application Layer）

负责实现一切与应用程序相关的功能，对应OSI参考模型的上三层

FTP（文件传输协议）

HTTP（超文本传输协议）

DNS（域名服务器协议）

SMTP（简单邮件传输协议）

NFS（网络文件系统协议