OSI七层协议模型和TCP/IP四层协议模型

目录

• OSI七层协议模型
• TCP/IP四层模型
• OSI七层协议和TCP/IP四层协议之间的关系

OSI七层协议模型

OSI/RM(Open System Interconnection Reference Model)即开放系统互联基本参考模型。
开放，是指非垄断的；系统，是指现实的系统中与互联有关的各部分。

1、物理层
需求：解决两台物理机之间的通信需求，具体就是机器A往机器B发比特流，机器B能够收到这些比特流。
主要工作：主要是定义设备标准，如网线的类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流，就是从1/0转化为电流强弱来进行传输，到达目的地之后再转化为1/0，也就是我们常说的数模转换与模数转换。这一层的数据是比特，网卡就是工作在这一层。

2、数据链路层
需求：在传输比特流的过程中会产生错传、数据传输不完整的可能，数据链路层应运而生。
主要工作：定义了如何让格式化数据以进行传输，以及如何让控制对物理介质的访问。这一层通常还提供错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输性。本层将比特数据转换为帧，其中交换机工作在这一层，对帧解码，并针对帧中包含的信息把数据发送到正确的接收方。

3、网络层
需求：随着网络节点的不断增加，点对点通信时需要经过多个节点，那么如何找到目标节点、选择最佳路径？便有了网络层。
主要工作：将网络地址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方。网络层通过综合考虑发送优先权、网络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定从一个网络中节点A到另一个网络中节点B的最佳路径。此层数据为数据包，路由器属于网络层。
此层需要关注TCP/IP协议中的IP协议。

4、传输层（该层称为OSI模型中最重要的一层）
需求：通讯过程中需要发送大量的数据，如海量文件传输等，可能需要很长时间。而网络在通信的过程中会中断好多次，此时为了保证传输大量文件时的准确性，需要对发送出的数据进行切分，切割为一个一个的段落（即segments）进行发送。那么其中一个段落丢失了该怎么办？要不要重传？每个段落要按照顺序到达吗？
主要工作：解决了主机间的数据传输，数据间的传输可以是不同网络的，并且解决了传输质量的问题。传输协议，同时进行流量控制，或是基于接收方可接收数据的快慢程度规定适当的发送速率。除此之外传输层按照网络能处理的最大尺寸，将较长的数据包进行强制分割，例如以太网无法接收大于1500字节的数据包，发送方节点的传输层将数据分割成较小的数据片，同时对每一数据片安排一***，以便数据到达接收方节点的传输层时能以正确的顺序重组，该过程即称为排序。
此层需要关注TCP/IP协议中的TCP协议和UDP协议。

5、会话层
需求：现在已经能够给指定计算机发送正确的封装过的信息了，但是用户级别的体验好不好？难道我每次都要调用TCP去打包，然后调用IP协议去找路由，自己去发？当然不行，所以我们要建立一个自动收发包，自动寻址的功能。
主要工作：建立和管理应用程序之间的通信。

6、表示层
需求：现在我能保证应用程序自动收发包和寻址了，但是我要用Linux给window发包，两个系统语法不一致，就像安装包一样，EXE不能在Linux下用，shell在window下也是不能直接运行的。
主要工作：解决不同系统之间的通信语法问题。

7、应用层
主要工作：规定发送方和接收方必须使用一个固定长度的消息头，消息头必须使用某种固定的组成，而且消息头里必须记录消息体的长度等一系列信息，以方便接收方能够正确地解析发送方发送的数据。应用层旨在让我们更方便地应用不同网络上的数据，至于数据的传递，没有该层也可以在两台电脑间进行，只是只能看到1/0传递。
此层需要关注TCP/IP协议中的HTTP协议。

OSI网络数据处理的流程：
先自上而下，后自下而上处理数据头部。

TCP/IP四层模型

1、链路层（数据链路层/网络接口层）：包括操作系统中的设备驱动程序、计算机中对应的网络接口卡，是通过MAC地址传输数据的。

2、网络层（互联网层）：处理分组在网络中的活动，比如分组的选路。包括多种协议：

• IP协议：通过路由选择将数据封装后交给链路层。
• ICMP协议(Internet Control MessageProtocol)：用于主机和路由器直接传递控制消息，常用的ping就是用这个协议。
• ARP协议(Address Resolution Protocol)：是正向地址解析协议，通过IP查找mac地址。
• RARP协议：是反向地址解析协议，通过mac地址查找IP。

3、运输层：主要为两台主机上的应用提供端到端的通信。

• TCP协议：传输控制协议，是面向连接的、可靠的、基于IP的传输层协议。
• UDP协议：用户数据报协议，提供面向事物的、简单、不可靠的信息传输协议。

4、应用层：负责处理特定的应用程序细节。

• FTP协议：文件传输协议，用于文件的上传下载。
• Telnet协议：用户远程登录服务。
• DNS(Domain Name System)协议：域名解析协议，提供域名到IP的解析。
• SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)协议：简单的邮件传送协议，用于控制信件的发送中转。
• NFS协议：网络文件系统，用于不同主机间文件共享。
• HTTP协议：超文本传输协议，用于实现互联网访问功能。

TCP/IP协议族的分层：

TCP/IP网络数据处理的流程：
先自上而下，后自下而上处理数据头部。

OSI七层协议和TCP/IP四层协议之间的关系

相同点：

1. OSI参考模型和TCP/IP参考模型都采用了层次结构的概念。准确来说，OSI引入了服务、接口、协议、分层的概念，而TCP/IP借鉴了OSI的这些概念建立TCP/IP模型；。
2. 都能够提供面向连接和无连接两种通信服务机制。

不同点：

1. 前者是七层模型，后者是四层结构。
2. 对可靠性要求不同（后者更高）。
3. OSI先有模型，后有协议，先有标准，后进行实践，具有通用性 ；而TCP/IP则相反，先有协议和应用再提出了模型，且是参照的OSI模型，不适用于非TCP/IP网络。
4. OSI是一种理论下的模型，而TCP/IP已被广泛使用，成为“实际上的国际标准”。

TCP/IP与OSI最大的不同在于OSI是一个理论上的网络通信模型，而TCP/IP则是实际运行的网络协议。