网络OSI七层模型及各层作用 tcp-ip

背景

虽然说以前学习计算机网络的时候，学过了，但为了更好地学习一些物联网协议（MQTT、CoAP、LWM2M、OPC），需要重新复习一下。

OSI七层模型

七层模型，亦称OSI（Open System Interconnection）。参考模型是国际标准化组织（ISO）制定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系，一般称为OSI参考模型或七层模型。
它是一个七层的、抽象的模型体，不仅包括一系列抽象的术语或概念，也包括具体的协议。

OSI七层模型	功能	对应的网络协议
应用层	应用层是网络体系中最高的一层，也是唯一面向用户的一层，也可视为为用户提供常用的应用程序，每个网络应用都对应着不同的协议	HTTP、TFTP, FTP, NFS, WAIS、SMTP
表示层	主要负责数据格式的转换，确保一个系统的应用层发送的消息可以被另一个系统的应用层读取，编码转换，数据解析，管理数据的解密和加密，同时也对应用层的协议进行翻译	Telnet, Rlogin, SNMP, Gopher
会话层	负责网络中两节点的建立，在数据传输中维护计算机网络中两台计算机之间的通信连接，并决定何时终止通信	SMTP, DNS
传输层	是整个网络关键的部分，是实现两个用户进程间端到端的可靠通信，处理数据包的错误等传输问题。是向下通信服务最高层，向上用户功能最底层。即向网络层提供服务，向会话层提供独立于网络层的传送服务和可靠的透明数据传输。	TCP, UDP
网络层	进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择，IP就在网络层	IP, ICMP, ARP, RARP, AKP, UUCP
数据链路层	物理地址（MAC地址），网络设备的唯一身份标识。建立逻辑连接、进行硬件地址寻址，相邻的两个设备间的互相通信	FDDI, Ethernet, Arpanet, PDN, SLIP, PPP，STP。HDLC,SDLC,帧中继
物理层	七层模型中的最底层，主要是物理介质传输媒介（网线或者是无线），在不同设备中传输比特，将0/1信号与电信号或者光信号互相转化	IEEE 802.1A, IEEE 802.2到IEEE 802

数据发送时从上至下封装，收到数据包后从下至上解包。每一层对于上一层来讲是透明的，上层只需要使用下层提供的接口，并不关心下层是如何实现的。
我们所说的 socket 编程，是站在传输层的基础上，所以可以使用 TCP/UDP 协议，但是不能干「访问网页」这样的事情，因为访问网页所需要的 http 协议位于应用层。

两台计算机进行通信时，必须遵守以下原则：
- 必须是同一层次进行通信，比如，A 计算机的应用层和 B 计算机的传输层就不能通信，因为它们不在一个层次，数据的拆包会遇到问题。
- 每一层的功能都必须相同，也就是拥有完全相同的网络模型。如果网络模型都不同，那不就乱套了，谁都不认识谁。
- 数据只能逐层传输，不能跃层。
- 每一层可以使用下层提供的服务，并向上层提供服务。

如：

TCP/IP

TCP/IP 参考了OSI模型，将 最上的3层（应用层、表示层、会话层） 视为为 应用层， 由 将 最下的2层（数据链路层、物理层）视为 网络接口层

所以 TCP/IP 只有4层。

我们用一张图来看，TCP/IP在OSI模型中各个部分对应的是什么部分。

源自 http://www.colasoft.com.cn/download/protocols_map.php

附录： TCP/IP在OSI模型中各部分的解释（OSI七层模型 相关协议 缩写）

应用层

• HTTP 超文本传输协议

• FTP 文件传输协议

• SMTP 简单邮件传输协议

• TELNET TCP/IP终端仿真协议

• POP3 邮局协议第三版

• Finger 用户信息协议

• NNTP 网络新闻传输协议

• IMAP4 因特网信息访问协议第四版

• LPR UNIX 远程打印协议

• Rwho UNIX 远程 Who协议

• Rexec UNIX远程执行协议

• Login UNIX 远程登陆协议

• RSH UNIX 远程Shell协议

• NTF HP 网络文件传输协议

• RDA HP 远程数据库访问协议

• VT 虚拟终端仿真协议

• RFA HP 远程文件访问协议

• RPC Remote Process Comm.

• S-HTTP 安全超文本传输协议

• GDP 网关发现协议

• X-Window

• CMOT 基于TCP/IP的CMIP协议

• SOCKS 安全套接字协议

• FANP 流属性通知协议

• SLP 服务定位协议

• MSN 微软网络服务

• Radius 远程用户拨号认证服务协议

• DNS 域名系统

• NFS网络文件系统协议

• NIS SUN 网络信息系统协议

• R-STAT SUN远程状态协议

• NSM SUN 网络状态监测协议

• PMAP SUN 端口映射协议

• Mount

• LPR UNIX 远程打印协议

• SNMP 简单网络管理协议

• 常用UDP协议的应用层服务

  • BOOTP 引导协议
  • DHCP动 态主机配套协议
  • NTP 网络时间协议
  • TFTP 简单文件传输协议

表示层

• DECnet NSP

• LPP 轻量级表示协议

• NBSSN NetBIOS会话服务协议

• XDP外部数据表示协议

• IPX

会话层

• SSL 安全套接字层协议

• TLS 传输层安全协议

• DAP 目录访问协议

• LDAP 轻量级目录访问协议

• RPC 远程过程调用协议

• VINES NETRPC

  • VFRP
  • NeTBIOS
  • IPX

传输层

• XOT 基于tcp之上的X协议

• Van Jacobson 压缩TCP协议

• ISO-DE ISO 开发环境-------->NetBISO

• TALI 传输适配层接口协议

• DSI、NetBIOS、IP NeTBIOS、ISO-TP SSP、SMB、MSRPC

UDP用户数据报协议

• RUDP 可靠的用户数据报协议

• Mobile IP 移动IP协议

网络层

• IP/IPv6 互联网协议/互联网协议第六版

• ICMPv6互联网控制信息协议第六版

• ICMP互联网控制信息协议

• IGMP 互联网组管理协议

• SLIP 串行线路IP协议

安全协议

• AH 认证头协议

• ESP 安装封装有效载荷协议

路由协议

• EGP 外部网关协议

• OSPF 开放最短路径优先协议

• IGRP 内部网关路由协议

• NHRP 下一跳解析协议

• IE-IRGP 增强内部网关路由选择协议

• RIPng for IPv6 IPv6路由信息协议

• GGP 网关到网关协议

• VRRP 虚拟路由器冗余协议

• PGM 实际通用组播协议

• RSVP 资源预留协议

• PIM-DM 密集模式独立组播协议

• DVMRP 距离矢量组播路由协议

• RIP2 路由信息协议第二版

• PIM-SM 稀疏模式独立组播协议

• MOSPF 组播开放最短路径优先协议

数据链路层

• MPLS 多协议标签交换协议

• XTP 压缩传输协议

• DCAP 数据转换客户访问协议

• SLE 串行连接封装协议

• IPinIP IP套IP封装协议

隧道协议

• PPTP 点对点隧道协议

• L2F 第二层转发协议

• L2TP 第二层隧道协议

• ATMP 接入隧道管理协议

Cisco 协议

• CDP 思科发现协议

• CGMP 思科组管理协议

地址解析协议

• ARP 地址解析协议

• RAR 逆向地址解析协议

物理层

• IEEE 802.2

• Ethernet v.2

• Internetwork