计算机网络概述
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OSI 参考模型
OSI(Open System Interconnect)即开放系统互联,一般都叫OSI参考模型,是国际标准化组织在1985年研究的网络互联模型,该体系结构标准定义了网络互联的七层框架(物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层),即OSI开放系统互连参考模型.在这一框架下进一步详细规定了每一层的功能,以实现开放系统环境中的互连性、互操作性和应用的可移植性,接下来将整理一些常用功能的知识点.
| 物理层次 | 协议作用 |
|---|---|
| 应用层 | 为用户提供服务,给用户一个接口 |
| 表示层 | 为数据提供表示,加密与压缩 |
| 会话层 | 确定数据是否需要传输,建立管理与终止会话 |
| 传输层 | 可靠与不可靠的数据传输,以及后期的错误检测 |
| 网络层 | 进行逻辑地址编址,实现不同网络之间的路由选择 |
| 数据链路层 | 进行硬件(MAC)地址编址有,差错的校验 |
| 物理层 | 电气特性,设备之间进行比特流的传输 |
以上的列表是一个通用的网络系统模型,并不是一个协议定义.实际上OSI模型从来没有被真正实现过,但是,出于其模型的广泛指导性,现在的网络协议都已经纳入了OSI参考模型的范围之内,OSI参考模型一共有7层,每层的作用在上面有说明,这也是网络方面的基础知识.
◆每层间作用◆
物理层: 电器特性,设备之间比特流的传输,实现比特流的透明传输.
主要设备: 中继器、集线器
主要功能: 实现相邻计算机节点之间比特流的透明传输,尽可能屏蔽掉具体传输介质与物理设备的差异,使其上面的数据链路层不必考虑网络的具体传输介质是什么,通常会以二进制比特的形式传输数据.
意义: 不管中途传输的是什么数据,所采用的设备只是起一个通道作用,主要作用是把要传输的内容完好的传到对方主机.
拓展知识: 物理层中双绞线的传输距离是100m,而超过100m则信号会衰减,影响数据的传输.为了使传输的数据能够准确的传输,中继器是可以放大传输信号,保持原数据的准确,中继器只有两个以太网接口.
数据链路层: 进行硬件(MAC)地址编址与差错校验,负责建立和管理节点间的链路.
主要设备: 网卡、网桥、交换机(二层交换)
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、能可靠传输数据帧完成网络之间相邻结点的可靠传输,通过Mac地址负责主机之间的数据的可靠传输.
工作方式: 接受来自物理层的位流形式的数据,并封装成帧,传送到上一层.同样,也将来自上一层的数据帧,拆装为位流形式的数据转发到物理层.并且还负责处理接受端发回的确认帧的信息,以便提供可靠的数据传输.
拓展知识: 物理层传输的是比特流,而数据链路层传输的是帧,通常情况下,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：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：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.
网络层: 进行逻辑地址编址(IP地址),实现不同网络之间的路由选择,是OSI中最复杂的1层,也是通信子网最高的1层.
主要设备: 路由器,交换机(三层交换)
工作方式: 通过路由算法,其路由器内部会有路由表,为报文之间的数据传输选择最适当的路径,该层控制数据链路层与物理层之间的信息转发,建立、维持与终止网络的连接,一般情况下,数据链路层是解决统一网络内节点之间的通信,而网络层主要解决不同子网之间的通信.
拓展知识: 该层常用语数据寻址,数据交换以及通过路由算法来选择一个最佳通信路径,当源节点和路由节点之间存在多条路径时,本层可以根据路由算法,通过网络为数据分组选择最佳路径,并将信息从最合适的路径,由发送端传送的接受端.
传输层: 实现两个用户进程端到端之间的可靠与不可靠的数据通信,还具有错误检测功能.
主要设备: 防火墙,入侵检测系统
主要功能: 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.OSI的下三层的主要任务是数据传输,上三层的主要任务是数据处理,而传输层是第四层,因此该层是通信子网和资源子网的接口和桥梁,起到承上启下的作用.
主要作用: 传输层提供会话层和网络层之间的传输服务,这种服务从会话层获得数据,并在必要时,对数据进行分割.然后,传输层将数据传送到网络层,并确保数据能准确无误的传送到网络层,因此,传输层负责提供两节点之间数据的可靠传送,当两节点的联系确定之后,传输层负责监督工作.
主要协议: TCP传输控制协议/UDP用户数据报协议,涉及服务使用的端口号,主机根据端口号识别服务,区分会话.
TCP协议：传输控制协议,提供可靠的,准确的,面向连接的协议.
UDP协议：用户数据报协议,提供不可靠的,面向无连接的传输协议.
UDP传输与IP传输相似,但IP协议是ip地址之间的通信,但通信需要多个通信通道,将每个通道分配给每一个进程使用,UDP则是实现端口的通信.
小总结: 传输层作用,1.对报文进行分组,2.提供对传输协议的选择,3.端口封装,4.差错校验.
会话层: 是用户应用程序和网络之间的接口,主要用于建立,管理,和终止会话.
主要作用: 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.
表示层: 主要负责数据格式的转换,即翻译,压缩与解压缩,加密与解密.
主要作用: 表示层是OSI模型的第六层,它对来自应用层的命令和数据进行解释,对各种语法赋予相应的含义,并按照一定的格式传送给会话层,其主要功能是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.
应用层: 应用层是网络体系中最高的1层,也是唯一面向用户的1层,也可视为为用户提供常用的应用程序的接口.
主要协议: HTTP,HTTPS,FTP,SMTP,等
主要作用: 直接向用户提供服务,完成用户希望在网络上完成的各种工作,它在其他6层工作的基础上,负责完成网络中应用程序与网络操作系统之间的联系,建立与结束使用者之间的联系,并完成网络用户提出的各种网络服务及应用所需的监督、管理和服务等各种协议.此外,该层还负责协调各个应用程序间的工作.
◆OSI 模型总结◆
1.上三层为用户提供服务,下四层负责实际数据传输.
2.越是上层越智能,可以识别所有当前层以下的数据,越贴近用户,越是下层越简单,越贴近硬件.
3.下四层传输单位:
传输层: 数据段 ---> 报文
网络层: 数据包 ---> 分组
数据链路层: 数据帧
物理层: 比特位
4.发送与接收数据
发送时数据从上往下层传输
接收时数据从下往上层传输
5.数据不能跨层传输,每层之间通过逻辑的接口传输.
6.物理层负责实际的数据传输,其他层只是逻辑对应.
7.OSI模型只是理论模型,不能对应实际的协议或硬件.
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TCP/IP 参考模型
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常用通用协议栈
◆TCP 协议◆
◆UDP 协议◆
◆IP 协议◆
ARP
ICMP
对等与非对等通信
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