玄子Share-计算机网络参考模型

分层思想

利用七层参考模型，便于在网络通信过程中，快速的分析问题，定位问题并解决问题

将复杂的流程分解为几个功能相对单一的子过程
整个流程更加清晰，复杂问题简单化
更容易发现问题并针对性的解决问题

计算机网络介绍

计算机网络是指一组计算机或网络设备通过有线或者无线连接起来，按照一定的规则，进行通信的集合

覆盖范围分类

广域网（WAN）：覆盖范围是国家之间
城域网（MAN）：覆盖范围是城市之间
局域网（LAN）：覆盖范围是家庭、公司或校园内的网络

应用范围分类

公用网（电信、联通、移动）
专用网（校园网、企业网）

OSI 七层参考模型

国际标准化组织（ISO）1984年颁布了开放系统互连（OSI）参考模型，一个开放式体系结构，将网络分为七层

分层	功能	交换单元
应用层	网络服务与最终用户的一个接口	APDU
表示层	数据的表示、安全、压缩	PPDU
会话层	建立、管理、中止会话	SPDU
传输层	定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验	报文（数据段，Segment）
网络层	进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择	分组（数据包，Packet）
数据链路层	建立逻辑连接，进行硬件地址寻址，差错校验等功能	数据帧（Frame）
物理层	建立、维护、断开物理连接	比特流（Bit）

物理层

物理层（Physical Layer）的主要功能是完成相邻节点之间原始比特流的传输

用于建立、断开、维护物理连接
以比特流的方式进行数据传输，传输信号使用0和1表示
可以数据双向传输（收发数据可以同时进行，即数据的双向传输）
对应设备：网卡

数据链路层

数据链路层（Data Link Layer）负责将上层数据封装成固定格式的帧

把传输的数据帧进行封装和解封装，数据链路层传输的数据称为数据帧
数据帧封装的地址：源MAC地址、目标MAC地址
数据校验功能
对应设备：交换机

网络层

网络层（Network Layer）的主要功能是实现数据从源端到目的端的传输

把传输的数据包进行封装和解封装，网络层传输的数据称为数据包
数据包的地址：源IP地址、目标IP地址
根据包头字段中的地址进行选路（路由器中的路由表进行数据包的转发）
对应设备：路由器

传输层

传输层（Transport Layer）的主要功能是实现网络中不同主机上用户进程之间的数据通信

实现用户进程间通信，如：在计算机上安装QQ进程
承上启下，呈上：对应的会话层或应用层，启下：对应的网络层
对应设备：防火墙

会话层

会话层（Session Layer）允许不同机器上的用户之间建立会话关系

建立用户间的会话关系
对应设备：计算机/应用程序

表示层

表示层（Presentation Layer）用于完成某些特定功能，对这些功能人们常常希望找到普遍的解决方法，而不必由每个用户自己来实现

定义传输数据的标准格式（语法和语义）
对传输的数据进行压缩解压缩、加密解密、编码解码
对应设备：计算机/应用程序

应用层

联网的目的在于支持运行于不同计算机上的进程之间的通信，而这些进程则是为用户完成不同任务而设计的

提供与用户的接口（定义两端使用统一程序接口）
对应设备：计算机/应用程序

OSI 每层的名称及作用

物理层：通过网卡，网线完成比特流传输
数据链路层：将上层数据封装成固定的帧格式（MAC地址头部）
网络层：将数据包从源地址准确无误的转发到目的地址
传输层：实现数据网路中不同主机上用户进程之间的数据通信
会话层：建立用户之间的会话连接，以便于数据的传输
表示层：在传输数据时，实现对数据的加密解密，压缩解压等功能
应用层：发送方与接收方在不同的计算机上通过进程实现数据的传输

TCP/IP 五层模型

OSI 与 TCP/IP

OSI 七层参考模型，是一种理论参考模型，也称为经典模型
实际应用中，采用是 TCP/IP 五层模型，即把会话层、表示层、应用层合并为一层应用层
OSI 七层参考模型是由 TCP/IP 五层模型演进而来的

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TCP/IP 协议族的组成

分层	协议
应用层	HTTP，FTP，TFTP，SMTP，SNMP，DNS
传输层	TCP，UDP
网络层	ICMP，IGMP，IP，ARP，RARP
数据链路层，物理层	由底层网络定义的协议

TCP/IP 每层对应的协议

网络层
- IP（网际协议）
- ARP（地址解析协议）
- RARP（逆地址解析协议）
- ICMP（网际控制报文协议）
- IGMP（网际组管理协议）
传输层
- TCP（传输控制协议）
- UDP（数据报文协议）
应用层
- HTTP（超文本传输协议）
- HTTPS（安全的超文本传输协议）
- FTP（文件传输协议）
- SMTP（简单邮件传输协议）
- DNS（域名解析协议）

TCP/IP 五层模型每层对应的设备

物理层：网卡，网线
数据链路层：交换机
网络层：路由器
传输层：防火墙
应用层：计算机应用程序

TCP/IP 封装与解封装的过程

发送方到接收方：数据封装过程从高到低

应用层：上层数据
传输层：TCP头部+上层数据
网络层：IP头部+TCP头部+上层数据
数据链路层：MAC头部+IP头部+TCP头部+上层数据
物理层：转换为比特流通过网卡在网线中传输到接收方

接收方到发送方：数据解封过程从低到高

物理层：通过网卡网线接收发送方数据
数据链路层：去掉 MAC 头部：IP 头部+TCP 头部+上层数据
网络层：去掉 IP 头部：TCP 头部+上层数据
传输层：去掉：TCP 头部：上层数据
应用层：还原成上层数据，通过计算机应用程序接收

TCP 与 UDP 两种协议的区别

应用场景
- TCP协议：应用于外部网络，即Internet 互联网，主要应用于大型网络服务，如Web服务，数据服务，邮件服务
- UDP协议：应用于内部网络，即公司网络，主要用于及时通信软件
安全性
- TCP协议：通过三次握手，四次挥手，以确保数据传输的安全
- UDP协议：在数据传输过程中，不进行数据安全的校验，所以数据传输过程中安全性低
传输效率
- TCP协议：传输数据慢，效率较低
- UDP协议：传输数据快，效率高