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TCP/IP協(xié)議與OSI協(xié)議詳解
時間：2017-10-30 來源：未知
TCP/IP四層模型
TCP/IP是一組協(xié)議的代名詞，它還包括許多協(xié)議，組成了TCP/IP協(xié)議簇。TCP/IP協(xié)議簇分為四層，IP位于協(xié)議簇的第二層(對應(yīng)OSI的第三層)，TCP位于協(xié)議簇的第三層(對應(yīng)OSI的第四層)
TCP/IP通訊協(xié)議采用了4層的層級結(jié)構(gòu)，每一層都呼叫它的下一層所提供的網(wǎng)絡(luò)來完成自己的需求。這4層分別為：
應(yīng)用層：應(yīng)用程序間溝通的層，如簡單電子郵件傳輸（SMTP）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問協(xié)議（Telnet）等。
傳輸層：在此層中，它提供了節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)，如傳輸控制協(xié)議（TCP）、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）等，TCP和UDP給數(shù)據(jù)包加入傳輸數(shù)據(jù)并把它傳輸?shù)较乱粚又校@一層負(fù)責(zé)傳送數(shù)據(jù)，并且確定數(shù)據(jù)已被送達(dá)并接收。
互連網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)提供基本的數(shù)據(jù)封包傳送功能，讓每一塊數(shù)據(jù)包都能夠到達(dá)目的主機(jī)（但不檢查是否被正確接收），如網(wǎng)際協(xié)議（IP）。
網(wǎng)絡(luò)接口層：對實際的網(wǎng)絡(luò)媒體的管理，定義如何使用實際網(wǎng)絡(luò)（如Ethernet、Serial Line等）來傳送數(shù)據(jù)。
OSI七層模型
OSI（Open System Interconnection，開放系統(tǒng)互連）七層網(wǎng)絡(luò)模型稱為開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型 ，是一個邏輯上的定義，一個規(guī)范，它把網(wǎng)絡(luò)從邏輯上分為了7層。每一層都有相關(guān)、相對應(yīng)的物理設(shè)備，比如路由器，交換機(jī)。OSI 七層模型是一種框架性的設(shè)計方法 ，建立七層模型的主要目的是為解決異種網(wǎng)絡(luò)互連時所遇到的兼容性問題，其主要的功能使就是幫助不同類型的主機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。它的大優(yōu)點是將服務(wù)、接口和協(xié)議這三個概念明確地區(qū)分開來，通過七個層次化的結(jié)構(gòu)模型使不同的系統(tǒng)不同的網(wǎng)絡(luò)之間實現(xiàn)可靠的通訊。
模型優(yōu)點
建立七層模型的主要目的是為解決異種網(wǎng)絡(luò)互連時所遇到的兼容性問題。它的大優(yōu)點是將服務(wù)、接口和協(xié)議這三個概念明確地區(qū)分開來：服務(wù)說明某一層為上一層提供一些什么功能，接口說明上一層如何使用下層的服務(wù)，而協(xié)議涉及如何實現(xiàn)本層的服務(wù)；這樣各層之間具有很強(qiáng)的獨(dú)立性，互連網(wǎng)絡(luò)中各實體采用什么樣的協(xié)議是沒有限制的，只要向上提供相同的服務(wù)并且不改變相鄰層的接口就可以了。網(wǎng)絡(luò)七層的劃分也是為了使網(wǎng)絡(luò)的不同功能模塊（不同層次）分擔(dān)起不同的職責(zé)，從而帶來如下好處：1. 減輕問題的復(fù)雜程度，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，可迅速定位故障所處層次，便于查找和糾錯；2. 在各層分別定義標(biāo)準(zhǔn)接口，使具備相同對等層的不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能實現(xiàn)互操作，各層之間則相對獨(dú)立，一種高層協(xié)議可放在多種低層協(xié)議上運(yùn)行；3.能有效刺激網(wǎng)絡(luò)技術(shù)革新，因為每次更新都可以在小范圍內(nèi)進(jìn)行，不需對整個網(wǎng)絡(luò)動大手術(shù)；4. 便于研究和教學(xué)。
一．物理層（Physical Layer）
O S I 模型的低層或第一層，該層包括物理連網(wǎng)媒介，如電纜連線連接器。物理層的協(xié)議產(chǎn)生并檢測電壓以便發(fā)送和接收攜帶數(shù)據(jù)的信號。在你的桌面P C 上插入網(wǎng)絡(luò)接口卡，你就建立了計算機(jī)連網(wǎng)的基礎(chǔ)。換言之，你提供了一個物理層。盡管物理層不提供糾錯服務(wù)，但它能夠設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸速率并監(jiān)測數(shù)據(jù)出錯率。網(wǎng)絡(luò)物理問題，如電線斷開，將影響物理層。 用戶要傳遞信息就要利用一些物理媒體，如雙絞線、同軸電纜等，但具體的物理媒體并不在OSI的7層之內(nèi)，有人把物理媒體當(dāng)做第0層，物理層的任務(wù)就是為它的上一層提供一個物理連接，以及它們的機(jī)械、電氣、功能和過程特性。如規(guī)定使用電纜和接頭的類型、傳送信號的電壓等。在這一層，數(shù)據(jù)還沒有被組織，僅作為原始的位流或電氣電壓處理，單位是bit比特。
二．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層（Datalink Layer）
OSI模型的第二層，它控制網(wǎng)絡(luò)層與物理層之間的通信。它的主要功能是如何在不可靠的物理線路上進(jìn)行數(shù)據(jù)的可靠傳遞。為了保證傳輸，從網(wǎng)絡(luò)層接收到的數(shù)據(jù)被分割成特定的可被物理層傳輸?shù)膸怯脕硪苿訑?shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)包，它不僅包括原始數(shù)據(jù)，還包括發(fā)送方和接收方的物理地址以及檢錯和控制信息。其中的地址確定了幀將發(fā)送到何處，而糾錯和控制信息則確保幀無差錯到達(dá)。 如果在傳送數(shù)據(jù)時，接收點檢測到所傳數(shù)據(jù)中有差錯，就要通知發(fā)送方重發(fā)這一幀。數(shù)據(jù)鏈路層的功能獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)和它的節(jié)點和所采用的物理層類型，它也不關(guān)心是否正在運(yùn)行 Wo r d 、E x c e l 或使用I n t e r n e t 。有一些連接設(shè)備，如交換機(jī)，由于它們要對幀解碼并使用幀信息將數(shù)據(jù)發(fā)送到正確的接收方，所以它們是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的。數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer):在物理層提供比特流服務(wù)的基礎(chǔ)上，建立相鄰結(jié)點之間的數(shù)據(jù)鏈路，通過差錯控制提供數(shù)據(jù)幀（Frame）在信道上無差錯的傳輸，并進(jìn)行各電路上的動作系列。數(shù)據(jù)鏈路層在不可靠的物理介質(zhì)上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址尋址、數(shù)據(jù)的成幀、流量控制、數(shù)據(jù)的檢錯、重發(fā)等。 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。
三．網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer）
O S I 模型的第三層，其主要功能是將網(wǎng)絡(luò)地址翻譯成對應(yīng)的物理地址，并決定如何將數(shù)據(jù)從發(fā)送方路由到接收方。 網(wǎng)絡(luò)層通過綜合考慮發(fā)送優(yōu)先權(quán)、網(wǎng)絡(luò)擁塞程度、服務(wù)質(zhì)量以及可選路由的花費(fèi)來決定從一個網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點A 到另一個網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點B 的佳路徑。由于網(wǎng)絡(luò)層處理，并智能指導(dǎo)數(shù)據(jù)傳送，路由器連接網(wǎng)絡(luò)各段，所以路由器屬于網(wǎng)絡(luò)層。在網(wǎng)絡(luò)中，“路由”是基于編址方案、使用模式以及可達(dá)性來指引數(shù)據(jù)的發(fā)送。 網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)在源機(jī)器和目標(biāo)機(jī)器之間建立它們所使用的路由。這一層本身沒有任何錯誤檢測和修正機(jī)制，因此，網(wǎng)絡(luò)層必須依賴于端端之間的由D L L提供的可靠傳輸服務(wù)。 網(wǎng)絡(luò)層用于本地L A N網(wǎng)段之上的計算機(jī)系統(tǒng)建立通信，它之所以可以這樣做，是因為它有自己的路由地址結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與第二層機(jī)器地址是分開的、獨(dú)立的。這種協(xié)議稱為路由或可路由協(xié)議。路由協(xié)議包括I P、N o v e l l公司的I P X以及A p p l e Ta l k協(xié)議。 網(wǎng)絡(luò)層是可選的，它只用于當(dāng)兩個計算機(jī)系統(tǒng)處于不同的由路由器分割開的網(wǎng)段這種情況，或者當(dāng)通信應(yīng)用要求某種網(wǎng)絡(luò)層或傳輸層提供的服務(wù)、特性或者能力時。例如，當(dāng)兩臺主機(jī)處于同一個L A N網(wǎng)段的直接相連這種情況，它們之間的通信只使用L A N的通信機(jī)制就可以了(即OSI 參考模型的一二層)。
四．傳輸層（Transport Layer）
O S I 模型中重要的一層。傳輸協(xié)議同時進(jìn)行流量控制或是基于接收方可接收數(shù)據(jù)的快慢程度規(guī)定適當(dāng)?shù)陌l(fā)送速率。除此之外，傳輸層按照網(wǎng)絡(luò)能處理的大尺寸將較長的數(shù)據(jù)包進(jìn)行強(qiáng)制分割。例如，以太網(wǎng)無法接收大于1 5 0 0 字節(jié)的數(shù)據(jù)包。發(fā)送方節(jié)點的傳輸層將數(shù)據(jù)分割成較小的數(shù)據(jù)片，同時對每一數(shù)據(jù)片安排一序列號，以便數(shù)據(jù)到達(dá)接收方節(jié)點的傳輸層時，能以正確的順序重組。該過程即被稱為排序。工作在傳輸層的一種服務(wù)是 T C P / I P 協(xié)議套中的T C P （傳輸控制協(xié)議），另一項傳輸層服務(wù)是I P X / S P X 協(xié)議集的S P X （序列包交換）。
五．會話層（Session Layer）
負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中的兩節(jié)點之間建立、維持和終止通信。 會話層的功能包括：建立通信鏈接，保持會話過程通信鏈接的暢通，同步兩個節(jié)點之間的對話，決定通信是否被中斷以及通信中斷時決定從何處重新發(fā)送。 你可能常常聽到有人把會話層稱作網(wǎng)絡(luò)通信的“交通警察”。當(dāng)通過撥號向你的 ISP （因特網(wǎng)服務(wù)提供商）請求連接到因特網(wǎng)時，ISP 服務(wù)器上的會話層向你與你的 PC 客戶機(jī)上的會話層進(jìn)行協(xié)商連接。若你的電話線偶然從墻上插孔脫落時，你終端機(jī)上的會話層將檢測到連接中斷并重新發(fā)起連接。會話層通過決定節(jié)點通信的優(yōu)先級和通信時間的長短來設(shè)置通信期限
六．表示層（Presentation Layer）
應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的翻譯官，在表示層，數(shù)據(jù)將按照網(wǎng)絡(luò)能理解的方案進(jìn)行格式化；這種格式化也因所使用網(wǎng)絡(luò)的類型不同而不同。表示層管理數(shù)據(jù)的解密與加密，如系統(tǒng)口令的處理。例如：在 Internet上查詢你銀行賬戶，使用的即是一種安全連接。你的賬戶數(shù)據(jù)在發(fā)送前被加密，在網(wǎng)絡(luò)的另一端，表示層將對接收到的數(shù)據(jù)解密。除此之外，表示層協(xié)議還對圖片和文件格式信息進(jìn)行解碼和編碼。
七．應(yīng)用層（Application Layer）
應(yīng)用層也稱為應(yīng)用實體（AE），它由若干個特定應(yīng)用服務(wù)元素（SASE）和一個或多個公用應(yīng)用服務(wù)元素（CASE）組成。每個SASE提供特定的應(yīng)用服務(wù)，例如文件運(yùn)輸訪問和管理（FTAM）、電子文電處理（MHS）、虛擬終端協(xié)議（VAP）等。CASE提供一組公用的應(yīng)用服務(wù)，例如聯(lián)系控制服務(wù)元素（ACSE）、可靠運(yùn)輸服務(wù)元素（RTSE）和遠(yuǎn)程操作服務(wù)元素（ROSE）等。主要負(fù)責(zé)對軟件提供接口以使程序能使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。術(shù)語“應(yīng)用層”并不是指運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)上的某個特別應(yīng)用程序 ，應(yīng)用層提供的服務(wù)包括文件傳輸、文件管理以及電子郵件的信息處理。
