OSI七層與TCP/IP五層網(wǎng)絡(luò )架構詳解

　　OSI和TCP/IP是很基礎但又非常重要的網(wǎng)絡(luò )基礎知識，理解得透徹對運維工程師來(lái)說(shuō)非常有幫助。今天又復習了一下：

　　(1)OSI七層模型

　　OSI中的層 功能 TCP/IP協(xié)議族

　　應用層 文件傳輸，電子郵件，文件服務(wù)，虛擬終端 TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet

　　表示層 數據格式化，代碼轉換，數據加密 沒(méi)有協(xié)議

　　會(huì )話(huà)層 解除或建立與別的接點(diǎn)的聯(lián)系 沒(méi)有協(xié)議

　　傳輸層 提供端對端的接口 TCP，UDP

　　網(wǎng)絡(luò )層 為數據包選擇路由 IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP

　　數據鏈路層 傳輸有地址的幀以及錯誤檢測功能 SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP，MTU

　　物理層 以二進(jìn)制數據形式在物理媒體上傳輸數據 ISO2110，IEEE802，IEEE802.2

　　(2)TCP/IP五層模型的協(xié)議

　　物理層：中繼器、集線(xiàn)器、還有我們通常說(shuō)的雙絞線(xiàn)也工作在物理層

　　數據鏈路層：網(wǎng)橋(現已很少使用)、以太網(wǎng)交換機(二層交換機)、網(wǎng)卡(其實(shí)網(wǎng)卡是一半工作在物理層、一半工作在數據鏈路層)

　　網(wǎng)絡(luò )層：路由器、三層交換機

　　傳輸層：四層交換機、也有工作在四層的路由器

　　二、TCP/UDP協(xié)議

　　TCP (Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)協(xié)議屬于傳輸層協(xié)議。其中TCP提供IP環(huán)境下的數據可靠傳輸，它提供的服務(wù)包括數據流傳送、可靠性、有效流控、全雙工操作和多路復 用。通過(guò)面向連接、端到端和可靠的數據包發(fā)送。通俗說(shuō)，它是事先為所發(fā)送的數據開(kāi)辟出連接好的通道，然后再進(jìn)行數據發(fā)送;而UDP則不為IP提供可靠性、 流控或差錯恢復功能。一般來(lái)說(shuō)，TCP對應的是可靠性要求高的應用，而UDP對應的則是可靠性要求低、傳輸經(jīng)濟的應用。TCP支持的應用協(xié)議主要 有：Telnet、FTP、SMTP等;UDP支持的應用層協(xié)議主要有：NFS(網(wǎng)絡(luò )文件系統)、SNMP(簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議)、DNS(主域名稱(chēng)系 統)、TFTP(通用文件傳輸協(xié)議)等.

　　TCP/IP協(xié)議與低層的數據鏈路層和物理層無(wú)關(guān)，這也是TCP/IP的重要特點(diǎn)

　　三、OSI的基本概念

　　OSI是Open System Interconnect的縮寫(xiě)，意為開(kāi)放式系統互聯(lián)。

　　OSI七層參考模型的各個(gè)層次的劃分遵循下列原則：

　　1、同一層中的各網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)都有相同的層次結構，具有同樣的功能。

　　2、同一節點(diǎn)內相鄰層之間通過(guò)接口(可以是邏輯接口)進(jìn)行通信。

　　3、七層結構中的每一層使用下一層提供的服務(wù)，并且向其上層提供服務(wù)。

　　4、不同節點(diǎn)的同等層按照協(xié)議實(shí)現對等層之間的通信。

　　第一層：物理層(PhysicalLayer)，

　　規定通信設備的機械的、電氣的、功能的和過(guò)程的特性，用以建立、維護和拆除物理鏈路連接。具體地講，機械 特性規定了網(wǎng)絡(luò )連接時(shí)所需接插件的規格尺寸、引腳數量和排列情況等;電氣特性規定了在物理連接上傳輸bit流時(shí)線(xiàn)路上信號電平的大小、阻抗匹配、傳輸速率 距離限制等;功能特性是指對各個(gè)信號先分配確切的信號含義，即定義了DTE和DCE之間各個(gè)線(xiàn)路的功能;規程特性定義了利用信號線(xiàn)進(jìn)行bit流傳輸的一組 操作規程，是指在物理連接的建立、維護、交換信息是，DTE和DCE雙放在各電路上的動(dòng)作系列。在這一層，數據的單位稱(chēng)為比特(bit)。屬于物理層定義的典型規范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。

　　第二層：數據鏈路層(DataLinkLayer):

　　在物理層提供比特流服務(wù)的基礎上，建立相鄰結點(diǎn)之間的數據鏈路，通過(guò)差錯控制提供數據幀(Frame)在信道上無(wú)差錯的傳輸，并進(jìn)行各電路上的動(dòng)作系列。數據鏈路層在不可靠的物理介質(zhì)上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址尋址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發(fā)等。在這一層，數據的單位稱(chēng)為幀(frame)。數據鏈路層協(xié)議的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。

　　第三層是網(wǎng)絡(luò )層

　　在 計算機網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行通信的兩個(gè)計算機之間可能會(huì )經(jīng)過(guò)很多個(gè)數據鏈路，也可能還要經(jīng)過(guò)很多通信子網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò )層的任務(wù)就是選擇合適的網(wǎng)間路由和交換結點(diǎn)， 確保數據及時(shí)傳送。網(wǎng)絡(luò )層將數據鏈路層提供的幀組成數據包，包中封裝有網(wǎng)絡(luò )層包頭，其中含有邏輯地址信息- -源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)地址的網(wǎng)絡(luò )地址。如 果你在談?wù)撘粋�(gè)IP地址，那么你是在處理第3層的問(wèn)題，這是“數據包”問(wèn)題，而不是第2層的“幀”。IP是第3層問(wèn)題的一部分，此外還有一些路由協(xié)議和地 址解析協(xié)議(ARP)。有關(guān)路由的一切事情都在這第3層處理。地址解析和路由是3層的重要目的。網(wǎng)絡(luò )層還可以實(shí)現擁塞控制、網(wǎng)際互連等功能。在這一層，數據的單位稱(chēng)為數據包(packet)。網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。

　　第四層是處理信息的傳輸層

　　第4層的數據單元也稱(chēng)作數據包(packets)。但是，當你談?wù)揟CP等具體的協(xié)議時(shí)又有特殊的叫法，TCP的數據單元稱(chēng)為段 (segments)而UDP協(xié)議的數據單元稱(chēng)為“數據報(datagrams)”。這個(gè)層負責獲取全部信息，因此，它必須跟蹤數據單元碎片、亂序到達的 數據包和其它在傳輸過(guò)程中可能發(fā)生的危險。第4層為上層提供端到端(最終用戶(hù)到最終用戶(hù))的透明的、可靠的數據傳輸服務(wù)。所為透明的傳輸是指在通信過(guò)程中 傳輸層對上層屏蔽了通信傳輸系統的具體細節。傳輸層協(xié)議的代表包括：TCP、UDP、SPX等。

　　第五層是會(huì )話(huà)層

　　這一層也可以稱(chēng)為會(huì )晤層或對話(huà)層，在會(huì )話(huà)層及以上的高層次中，數據傳送的單位不再另外命名，而是統稱(chēng)為報文。會(huì )話(huà)層不參與具體的傳輸，它提供包括訪(fǎng)問(wèn)驗證和會(huì )話(huà)管理在內的建立和維護應用之間通信的機制。如服務(wù)器驗證用戶(hù)登錄便是由會(huì )話(huà)層完成的。

　　第六層是表示層

　　這一層主要解決擁護信息的語(yǔ)法表示問(wèn)題。它將欲交換的數據從適合于某一用戶(hù)的抽象語(yǔ)法，轉換為適合于OSI系統內部使用的傳送語(yǔ)法。即提供格式化的表示和轉換數據服務(wù)。數據的壓縮和解壓縮， 加密和解密等工作都由表示層負責。

　　第七層應用層

　　應用層為操作系統或網(wǎng)絡(luò )應用程序提供訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)的接口。應用層協(xié)議的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

　　除了層的數量之外，開(kāi)放式系統互聯(lián)(OSI)模型與TCP/IP協(xié)議有什么區別?

　　開(kāi)放式系統互聯(lián)模型是一個(gè)參考標準，解釋協(xié)議相互之間應該如何相互作用。TCP/IP協(xié)議是美國國防部發(fā)明的，是讓互聯(lián)網(wǎng)成為了目前這個(gè)樣子的標準之一。開(kāi)放式系統互聯(lián)模型中沒(méi)有清楚地描繪TCP/IP協(xié)議，但是在解釋TCP/IP協(xié)議時(shí)很容易想到開(kāi)放式系統互聯(lián)模型。兩者的主要區別如下：

　　TCP/IP協(xié)議中的應用層處理開(kāi)放式系統互聯(lián)模型中的第五層、第六層和第七層的功能。

　　TCP/IP協(xié)議中的傳輸層并不能總是保證在傳輸層可靠地傳輸數據包，而開(kāi)放式系統互聯(lián)模型可以做到。TCP/IP協(xié)議還提供一項名為UDP(用戶(hù)數據報協(xié)議)的選擇。UDP不能保證可靠的數據包傳輸。

　　TCP/UDP協(xié)議

　　TCP(Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)協(xié)議屬于傳輸層協(xié)議。其中TCP提供IP環(huán)境下的數據可靠傳輸，它提供的服務(wù)包括數據流傳送、可靠性、有效流控、全雙工操作和多路復用。通過(guò)面向連接、端到端和可靠的數據包發(fā)送。通俗說(shuō)，它是事先為所發(fā)送的數據開(kāi)辟出連接好的通道，然后再進(jìn)行數據發(fā)送;而UDP則不為IP提供可靠性、流控或差錯恢復功能。一般來(lái)說(shuō)，TCP對應的是可靠性要求高的應用，而UDP對應的則是可靠性要求低、傳輸經(jīng)濟的應用。

　　TCP支持的應用協(xié)議主要有：Telnet、FTP、SMTP等;UDP支持的應用層協(xié)議主要有：NFS(網(wǎng)絡(luò )文件系統)、SNMP(簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議)、DNS(主域名稱(chēng)系統)、TFTP(通用文件傳輸協(xié)議)等。

　　TCP/IP協(xié)議與低層的數據鏈路層和物理層無(wú)關(guān)，這也是TCP/IP的重要特點(diǎn)。

　　OSI是Open System Interconnect的縮寫(xiě)，意為開(kāi)放式系統互聯(lián)。

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