OSI与TCP/IP 5层协议

数据来源

一、分层模型

1）分层思想（把复杂的事情简单化） 

        通信需要 --> 定义协议标准

        完成每一件事，需要的协议太多，怎么办 ？分层，分工合作

 将复杂的流程分解为几个功能相当单一的子流程

• -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

特点：

        同层使用相同协议 ，下层为上层提供服务 

        交换机 -- 防火墙 -- 路由器--服务器

2）OSI七层模型

 后来科学家把应用层、表示层、回话层合并为应用层，物理层和数据链路层合并为网络接口层

3）TCP/IP  5层协议簇/协议栈

• 应用层   
• 传输层     
• 网络层 
• 数据链路层（网卡）
• 物理层（网线）

 二、数据的封装与解封过程

具体的传输过程，分为数据封装与解封：

数据封装过程：

        应用层输入数据，该数据称为PDU（数据单元）--> 传输层封装数据，该数据称为数据段 --> 网络层再封装数据，该数据称为报文 --> 数据链路层再封装数据，该据称为帧（数据帧）

 

每个软件都有对应的端口号，访问对应的端口号就相当于访问这个软件（只有应用层的协议才有端口号）

传输层是完成进程到进程的通信，传输层封装好之后的数据是数据段 

TCP/UDP的特点:

• TCP的特点是：提供可靠的数据传输，他可以保证数据一定能到达对方，如何做到的？因为TCP要跟对方建立连接，这连接里面有数据同传机制，所以TCP也称为面向连接服务
• UDP的特点是： 不可靠，不需要跟对方建立连接，也称为无连接服务

 

 网络层有个协议要IP协议，IP协议所封装的头部，叫IP包头，网络层的工作就是把源IP和目标IP写进去。

路由器：路由器的工作目标是针对IP地址，ip地址是在网络层的IP包头内，所以说路由器工作在网络层

网络层就是完成点到点的通信 （一台电脑到另一台电脑）

 交换机：工作在数据链路层，交换机一般不认识IP只识别MAC地址，交换机是根据MAC地址转发数据

帧结构的构成：MAC子层（帧头）+上三层数据+FCS（帧尾）

• MAC子层（帧头）
• MAC子层头部包含：目标MAC地址（6字节），源MAC地址（6字节），类型（2字节）
• FCS：帧校验序列 (帧尾) ，FCS提供了一种错误检测机制，用来验证帧在传输过程中的完整性。

 电脑的网卡和网线只识别数字信号

以前就是用调制解调器（猫），进行数字信号和模拟信号的转换，现在升级了使用光电转换器（光纤收发器）

调制解调器 (猫) :它是在发送端通过调制将数字信号转换为模拟信号，而在接收端通过解调再将模拟信号转换为数字信号的一种装置。

物理层再往下走就到了交换机（没有交换机就跳过这一步） --> 路由器 ->服务器或防火墙 ->最终经过一系列的设备到达对方的电脑网卡

笔记本电脑的内置网卡是用于上网的，接收网络或者扩散网络

数据解封过程：

最终对方电脑网卡收到的是完整的帧， 然后就会验证帧里面的MAC地址是否是给自己的（是否和自己的MAC相同）,检查没问题就把数据给到了网络层

注意：上层模型的设备能实现下面模型设备的功能（就是上层对下层兼容）。

总结：

• 能在网上跑的都是帧，一个数据流是由若干个帧组成
• 交换机工作在数据链路层
• 路由器工作在网络层
• 一个数据流若干个帧，经过防火墙时，防火墙可以根据MAC或IP地址进行判断是否放行，而不能对TCP/UDP头和“Hello”应用层数据进检查行过滤的防火墙，称为网络型防火墙（古老的防火墙），工作在网络层。
• 后来的防火墙高大上了牛逼了，还能检查TCP/UDP头意味着能根据端口号进行过滤了，这种防火墙称为传输型防火墙，工作在传输层。
• 现在最高级的是应用层防火墙，还能对应用层的数据进行检查过滤，比如设置过滤网站包含“黄赌毒”的网页，工作在应用层。应用层防火墙还处于持续研究阶段，一般对数据包进行过滤都会需要时间，就会降低性能。

 比特bit：就是电脑网卡，高脉冲就是1，低脉冲就是0，电脉冲组合到一起就是比特流，比特才是整个IT业传输的最小单元。

8bit = 1Byte字节，1024字节 = 1KB， 1024 千字节(KB) = 1 兆字节(MB) =，100Mb/s =  100/8 =12.5MB/s   这里的小b是指比特，我们电脑使用的单位是B

表示层：就是把物理层的比特转换为原来的图片或者视频，现在应用层的软件也能做了

会话层：是维持通话秩序的。

应用层的常用协议：HTTP（80）、HTTPS（443）、SSH（22）、Telnet（23）、FTP（20\21）、DHCP（67\68）、DNS（53）、SMTP（25）、POP3（110）、RDP（3389）、SMB（445）、Mysql（3306）

传输层的常用协议：TCP、UDP  （客户机向服务器发送请求的时候一定使用的是UDP） 

TCP协议适用于要求可靠传输的应用，例如文件传输，网络数据库，分布式高精度计算系统的数据传输。

网络层的常用协议：ICMP、IP、ARP

数据链路层的常用协议：MAC子层协议

数据封装关联图：

各层之间的通信示意图：

 三、OSI模型 vs TCP/IP模型

物理层 （physical layer）