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文章目录

  • OSI模型_TCP/IP模型_五层模型
    • 模型对比
      • 模型层级对比
      • 关键区别对比
    • OSI模型
      • OSI模型概述
      • 举例说明
      • 流程图示
    • TCP/IP 四层模型
      • 模型结构
      • 举例说明
      • 流程图示
    • TCP/IP 五层模型
      • 模型的结构
      • 举例说明
      • 流程图示

OSI模型_TCP/IP模型_五层模型

  • 学OSI,用TCP/IP,分析选五层。

  • OSI是理论地图,TCP/IP是实践工具,五层是分析显微镜

图片源于网络

模型对比

模型层级对比

OSI七层模型TCP/IP四层模型五层折中模型核心功能典型协议/设备
应用层应用层应用层用户接口(HTTP/FTP)浏览器、HTTP/HTTPS
表示层(合并到应用层)(合并到应用层)数据加密/压缩(SSL/TLS)JPEG/ASCII/加密算法
会话层(合并到应用层)(合并到应用层)建立/维护会话(RPC/Socket)NetBIOS/PPTP
传输层传输层传输层端到端可靠传输(TCP/UDP)防火墙、TCP/UDP协议
网络层网络层网络层路由寻址(IP)路由器、IP/ICMP
数据链路层网络接口层数据链路层MAC寻址/帧传输(Ethernet)交换机、MAC地址
物理层(合并到网络接口层)物理层比特流传输(电信号)网卡/光纤/集线器

关键区别对比

对比维度OSI七层模型TCP/IP四层模型五层模型
设计目的理论参考(标准化)实际互联网实现教学与协议分析
分层逻辑严格七层,功能细分合并高层和底层保留物理+链路层,简化高层
会话/表示层独立存在(如加密/会话管理)合并到应用层(如HTTPS)合并到应用层
适用场景学术研究、协议设计网络配置(IP/TCP)抓包分析(Wireshark)
典型协议FTP在应用层,ASCII在表示层HTTP/TCP/IP直接关联类似TCP/IP但拆分底层

OSI模型

OSI模型概述

OSI(Open Systems Interconnection)模型是一个七层架构,用于描述网络通信中数据传输的过程。每一层都有特定的功能,并且为上一层提供服务。以下是OSI的七层:

  • 物理层(Physical Layer):负责比特流的传输(如电缆、光纤)。

  • 数据链路层(Data Link Layer):提供节点到节点的数据传输(如MAC地址、交换机)。

  • 网络层(Network Layer):负责路径选择和逻辑寻址(如IP地址、路由器)。

  • 传输层(Transport Layer):提供端到端的可靠传输(如TCP、UDP)。

  • 会话层(Session Layer):管理会话和连接(如建立、维护、终止会话)。

  • 表示层(Presentation Layer):处理数据格式和加密(如SSL、JPEG)。

  • 应用层(Application Layer):直接为用户应用程序提供服务(如HTTP、FTP)。

举例说明

假设用户通过浏览器访问 https://www.example.com,以下是OSI各层的具体作用:

  • 应用层:浏览器生成HTTP请求(GET / HTTP/1.1),并附加HTTPS加密(TLS协议)。

  • 表示层:将HTTP数据加密(SSL/TLS),并转换为二进制格式。

  • 会话层:建立与服务器的会话(如TCP三次握手后维持连接)。

  • 传输层:将数据分段(如TCP分段),添加源/目标端口号(如源端口:50000,目标端口:443)。

  • 网络层:添加源/目标IP地址(如源IP:192.168.1.2,目标IP:93.184.216.34),通过路由器选择路径。

  • 数据链路层:添加MAC地址(如源MAC:00:1A:2B:3C:4D:5E,目标MAC:路由器MAC),通过交换机传输。

  • 物理层:将数据转换为电信号/光信号,通过网线或Wi-Fi传输。

流程图示

+-----------------------+
|     应用层 (HTTP/HTTPS) | <-- 用户输入URL
+-----------------------+
|     表示层 (SSL/TLS)    | <-- 加密数据
+-----------------------+
|     会话层 (Session)    | <-- 建立TCP会话
+-----------------------+
|     传输层 (TCP/UDP)    | <-- 分段+端口号
+-----------------------+
|     网络层 (IP)        | <-- 路由+IP地址
+-----------------------+
|  数据链路层 (Ethernet)  | <-- MAC地址+帧
+-----------------------+
|     物理层 (Bits)      | <-- 电信号传输
+-----------------------+↓[网络]↓
+-----------------------+
|     物理层 (Bits)      | --> 接收电信号
+-----------------------+
|  数据链路层 (Ethernet)  | --> 解析MAC地址
+-----------------------+
|     网络层 (IP)        | --> 检查IP地址
+-----------------------+
|     传输层 (TCP/UDP)    | --> 重组数据段
+-----------------------+
|     会话层 (Session)    | --> 维持会话
+-----------------------+
|     表示层 (SSL/TLS)    | --> 解密数据
+-----------------------+
|     应用层 (HTTP/HTTPS) | --> 返回网页内容
+-----------------------+

关键点

  • 封装与解封装:发送方从应用层到物理层逐层封装数据,接收方反向解封装。
    在这里插入图片描述

  • 设备对应层:

    • 路由器:网络层(处理IP)。

    • 交换机:数据链路层(处理MAC)。

    • 防火墙:传输层/应用层(过滤端口/内容)。

TCP/IP 四层模型

实际互联网标准,合并数据链路层和物理层

模型结构

TCP/IP模型对应OSI层核心协议典型设备功能举例
应用层应用层+表示层+会话层HTTP, FTP, DNS, SMTP网关、防火墙用户直接交互(如浏览器访问网页)
传输层传输层TCP, UDP防火墙端到端可靠传输(如TCP三次握手)
网络层网络层IP, ICMP, ARP路由器逻辑寻址和路由(如IP分组转发)
网络接口层数据链路层+物理层Ethernet, Wi-Fi, PPP交换机、网卡物理传输(如MAC地址寻址)

举例说明

完整流程示例

  • 应用层:用户输入URL → 浏览器生成HTTP请求。

  • 传输层:TCP分段 → 添加端口号、序列号。

  • 网络层:IP封装 → 添加源/目标IP。

  • 网络接口层:

    • 数据链路层:MAC封装 → 添加源/目标MAC。
    • 物理层:比特流传输 → 通过网线发送。

流程图示

+-----------------------+
|      应用层 (HTTP)     | → 生成HTTP请求(如GET /index.html)
+-----------------------+
|      传输层 (TCP)      | → 添加TCP头部(源端口、目标端口、序列号)
+-----------------------+
|      网络层 (IP)       | → 添加IP头部(源IP、目标IP、TTL)
+-----------------------+
|  网络接口层 (Ethernet) | → 添加MAC头部(源MAC、目标MAC)+ 物理层比特流
+-----------------------+↓[网络传输]↓
+-----------------------+
|  网络接口层 (Ethernet) | ← 接收比特流,解析MAC地址
+-----------------------+
|      网络层 (IP)       | ← 检查IP地址,去掉IP头部
+-----------------------+
|      传输层 (TCP)      | ← 重组TCP段,去掉TCP头部
+-----------------------+
|      应用层 (HTTP)     | ← 获取HTTP数据,渲染网页
+-----------------------+

TCP/IP 五层模型

五层模型 = OSI的物理层+数据链路层 + TCP/IP的网络层+传输层+应用层。
适用场景:

  • 学习计算机网络原理(比OSI简洁,比TCP/IP详细)。

  • 网络抓包分析(如Wireshark)。

  • 网络设备调试(区分物理层和数据链路层问题)。

模型的结构

层级功能核心协议/技术对应设备数据单位
应用层提供用户接口,处理应用程序数据HTTP, FTP, DNS, SMTP网关、代理服务器消息(Message)
传输层端到端通信,可靠/不可靠传输TCP, UDP防火墙段(Segment)
网络层逻辑寻址和路由选择IP, ICMP, ARP, BGP路由器分组(Packet)
数据链路层物理寻址(MAC)、帧传输Ethernet, Wi-Fi, PPP交换机、网桥帧(Frame)
物理层比特流传输(电信号、光信号)RJ45, 光纤, 无线电波集线器、中继器比特(Bit)

举例说明

五层模型的应用示例:访问网站

  • 应用层:浏览器发送 HTTP GET 请求(封装为HTTP报文)。

  • 传输层:TCP协议将HTTP报文分段,添加源/目标端口(如443)。

  • 网络层:IP协议添加源/目标IP地址(如 192.168.1.2 → 93.184.216.34)。

  • 数据链路层:以太网协议封装为帧,添加源/目标MAC地址(如 00:1A:2B:3C:4D:5E)。

  • 物理层:转换为电信号通过网线/Wi-Fi传输。

流程图示

+-----------------------+
|      应用层 (HTTP)     | → 生成HTTP报文(如GET请求)
+-----------------------+
|      传输层 (TCP)      | → 添加TCP头部(端口号、校验和)
+-----------------------+
|      网络层 (IP)       | → 添加IP头部(源IP、目标IP)
+-----------------------+
|   数据链路层 (Ethernet)| → 封装成帧(源MAC、目标MAC、FCS校验)
+-----------------------+
|      物理层 (Bits)     | → 转换为电信号/光信号传输
+-----------------------+↓[网络传输]↓
+-----------------------+
|      物理层 (Bits)     | ← 接收电信号,转换为比特流
+-----------------------+
|   数据链路层 (Ethernet)| ← 校验帧,解析MAC地址
+-----------------------+
|      网络层 (IP)       | ← 检查IP地址,路由决策
+-----------------------+
|      传输层 (TCP)      | ← 重组数据段,确保可靠性
+-----------------------+
|      应用层 (HTTP)     | ← 解析HTTP内容,显示网页
+-----------------------+

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