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计算机网络参考模型

醉凡尘¢ World1y 2024-02-16 原文

目录

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一、分层思想

二、OSI参考模型

三、TCP/IP参考模型

TCP/IP模型与OSI模型参考模型在很大程度上都是功能都是相似的

四、数据封装及解封过程 

 4.1  数据封装过程

4.2   数据解封过程

4.3   PDU(Protocol Data Unit)

五、设备与层的对应关系

 六 、各层间通信

七、 总结:


一、分层思想

将复杂的流程分解为几个功能相对简单的子过程称为分层思想。
分层后可以使整个流程更为清晰,复杂问题简单化。更容易发现问题并针对性的解决问题。

二、OSI参考模型

国际标准化组织(International Standard Organization,ISO)
1984年颁布了开放系统互连(Open System Interconnection,OSI)参考模型,一个开放式体系结构。将网络分为了七层。每一层都有其特定的功能。

 1.应用层:提供与用户的一个接口

例如人机交互窗口,也就是把人的语言输入计算机上(微信或QQ)

2.表示层:定义传递信息的语法和语义、编码和解码、压缩解压缩、加密解密

例如计算机将收到的人的语言转化成计算机语言(也就是二进制数字组成的)

3.会话层:建立用户间的会话关系,管理是否允许不同机器上用户建立会话连接关系

例如软件的建立会话(微信或QQ)

4.传输层:用户进程间的通信、承上启下。将上层的数据分片并且加上端口号,封装数据段,或者通过对报文头部的端口识别从而实现网络中不同主机用户进程之间的数据(端到端,防火墙)

5.网络层:数据包封装结构、源和目的方的逻辑地址(IP地址)、根据包头的逻辑地址选路,实现数据从源端到目的端的数据传输(路由器)

6.数据链路层:数据帧封装结构、源和目的方的物理地址(MAC地址是全球唯一性,用来标识网卡的物理地址)差错效验功能,也就是将上层数据加上源和目的地址封装成数据帧,建立数据链路(交换机)

7.物理层:物理接口的特性,通信双方如何建立和终止连接,数据传输是否可同时在两个方向进行,如何使用物理信号表示数据1和0,也就是将这些二进制数字(上层数据和报文头部都是二进制组成的)组成比特流转换成电信信号在网络中传输(网卡,网线,光纤,中继器)

三、TCP/IP参考模型

TCP/IP是传输控制协议/网际协议的简称。早期的TCP/IP模型是一个四层结构,从下往上依次是网络接口层、互联网层、传输层、应用层。在后来的使用过程中,借鉴了OSI的七层参考模型,将网络接口层分为了物理层和数据链路层,形成了一个新的五层结构。TCP/IP是一系列协议的集合,所以严格的称呼应该是TCP/IP协议族。

TCP/IP模型与OSI模型参考模型在很大程度上都是功能都是相似的

四、数据封装及解封过程 

 4.1  数据封装过程

数据在网络传输中是一步步的进行传输的,经过每一层都会加上对应的头部信息,而这一层封装上去的内容,就是“协议数据单元“,也就是PDU

数据封装是应用层将接收的数据转化成二进制数据在进行压缩和加密成上层数据,往下走,在传输层加上TCP头部,打包后在网络层再加上IP头部,打包后在数据链路层再加上MAC头部,打包后在物理层封装成信号发出去。

4.2   数据解封过程

 数据解封和数据封装过程是相反的是从物理层>数据链路层>网络层>传输层>应用层

数据解封是从物理层将电信信号转化成二进制数据包传输给数据链路层;数据链路层会查看MAC地址,地址符合拆掉MAC头部,继续传输网络层,地址不符合,丢弃数据;网络层查看IP地址,符合就拆掉IP头部,再传输给传输层,地址不符合就丢弃数据;传输层查看TCP端口,符合就拆掉TCP头部,判断数据类型重组数据传输到相应的应用层上,不符合就丢弃数据;应用层就把上层数据转化成原始数据,读取.

4.3   PDU(Protocol Data Unit)

计算机分层网络结构中,每一层都将建立协议数据单元PDU(Protocol Data Unit)

PDU包含来自上层的信息和当前层的实体附加的信息,这个PDU会被传送到下一较低的层。物理层实际以一种编帧的位流形式传输这些PDU,这些PDU由协议栈的较高层建造。接收系统自下上传送这些分组通过协议栈,并在协议栈的每一层分离出PDU中的相关信息。

五、设备与层的对应关系

 

 六 、各层间通信

每一层都是通过对应的协议进行通信

TCP/IP协议栈中各层的主要协议

 数据在TCP/IP协议栈中的封装和解封装

 

七、 总结:

OSI七层模型的分层结构可分为高三层和低三层,高三层(用户或应用)包括应用层,表示层,会话层;低三层(硬件)包括网络层,数据链路层,物理层。高三层通常我们也会看作一个应用层,高三层的功能通常被应用服务器实现,例如tomcat,nginx等;传输层主要定义了传输的协议,如TCP或者UDP,我们做应用开发基本也只是关注到这一层;数据链路层的作用相当于交换机;网络层的作用相当于路由。

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