網(wǎng)絡(luò)的參考模型

（一）OSI參考模型：
分為七層，即：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。每一層均有自己的一套功能集，并與緊鄰的上層和下層交互作用。在頂層，應(yīng)用層與用戶使用的軟件進(jìn)行交互。
OSI七層每一層的作用：

（1）物理層
物理層是OSI參考模型的最低層或第一層，該層包括物理聯(lián)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(cè)電壓以便發(fā)送和接收攜帶數(shù)據(jù)的信號(hào)。在你的桌面PC上插入網(wǎng)絡(luò)接口卡，你就建立了計(jì)算機(jī)連網(wǎng)的基礎(chǔ)。換言之，你提供了一個(gè)物理層。盡管物理層不提供糾錯(cuò)服務(wù)，但它能夠設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸速率并檢測(cè)數(shù)據(jù)出錯(cuò)率。網(wǎng)絡(luò)物理問(wèn)題，如電線斷開(kāi)，將影響物理層。同樣地，如果你沒(méi)有將網(wǎng)絡(luò)接口卡在計(jì)算機(jī)的電路板中插得足夠深，計(jì)算機(jī)也將在物理層出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。
IEEE已制定物理層協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，特別IEEE802規(guī)定了以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)應(yīng)如何處理數(shù)據(jù)。術(shù)語(yǔ)“第一層協(xié)議”和“物理層協(xié)議”，均是指描述電信號(hào)如何被放大及通過(guò)電線傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。 [2]

（2）數(shù)據(jù)鏈路層
數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型的第二層，它控制網(wǎng)絡(luò)層與物理層之間的通信。它的主要功能是將從網(wǎng)絡(luò)層接收到的數(shù)據(jù)分割成特定的可被物理層傳輸?shù)膸?。幀是用?lái)移動(dòng)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)包，它不僅包括原始數(shù)據(jù)，或稱“有效荷載”，還包括發(fā)送方和接收方的網(wǎng)絡(luò)地址以及糾錯(cuò)和控制信息。其中的地址確定了幀將發(fā)送到何處，而糾錯(cuò)和控制信息則確保幀無(wú)差錯(cuò)到達(dá)。
數(shù)據(jù)鏈路層的功能獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)和它的節(jié)點(diǎn)和所采用的物理層類型，由于它們要對(duì)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。

（3）網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層，即OSI參考模型的第三層，其主要功能是將網(wǎng)絡(luò)地址翻譯成對(duì)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(guò)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(lái)決定從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)A到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)B的最佳路徑。
由于網(wǎng)絡(luò)層處理路由，而路由器因?yàn)榧催B接網(wǎng)絡(luò)各段，并智能指導(dǎo)數(shù)據(jù)傳送，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(lái)指導(dǎo)數(shù)據(jù)的發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議還能補(bǔ)償數(shù)據(jù)發(fā)送、傳輸以及接受的設(shè)備能力的不平衡性。為完成這一任務(wù)，網(wǎng)絡(luò)層對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分段和重組。分段即是指當(dāng)數(shù)據(jù)從一個(gè)能處理較大數(shù)據(jù)單元的網(wǎng)絡(luò)段傳送到位能處理較小數(shù)據(jù)單元的網(wǎng)絡(luò)段是，網(wǎng)絡(luò)層減小數(shù)據(jù)單元的大小的過(guò)程。

（4）傳輸層
傳輸層主要負(fù)責(zé)確保數(shù)據(jù)可靠、順序、無(wú)錯(cuò)地從A點(diǎn)到傳輸?shù)紹點(diǎn)。因?yàn)槿绻麤](méi)有傳輸層，數(shù)據(jù)將不能接受發(fā)給驗(yàn)證或解釋，所以，傳輸層常被認(rèn)為是OSI參考模型中最重要的一層。傳輸協(xié)議同時(shí)進(jìn)行流量控制或是基于接收方可接受數(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)能處理的最大尺寸將較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行強(qiáng)制分割，例如，以太網(wǎng)無(wú)法接受1500字節(jié)的數(shù)據(jù)包。發(fā)送方節(jié)點(diǎn)的傳輸層將數(shù)據(jù)分割成較小的數(shù)據(jù)片，同時(shí)對(duì)每一數(shù)據(jù)片安排一系列好，以便數(shù)據(jù)到達(dá)接收方節(jié)點(diǎn)的傳輸層時(shí)，能以正確的順序重組。該過(guò)程即被稱為排序。

（5）會(huì)話層
會(huì)話層負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中的兩節(jié)點(diǎn)之間建立和維持通信。術(shù)語(yǔ)“會(huì)話”指在兩個(gè)實(shí)體之間建立數(shù)據(jù)交換的連接；常用于表示終端與主機(jī)之間的通信。所謂終端時(shí)指將幾乎不具有自己的處理能力或硬盤(pán)容量，而只依靠主機(jī)提供應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)處理服務(wù)的一點(diǎn)之間的對(duì)話，決定通信是否被中斷以及通信中斷時(shí)決定從何處重新發(fā)送。

（6）表示層
表示層如同應(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，表示層協(xié)議還對(duì)圖片和文件格式信息進(jìn)行解碼和編碼。

（7）應(yīng)用層
OSI參考模型的頂端也即第七層是應(yīng)用層。應(yīng)用層負(fù)責(zé)對(duì)軟件提供接口以使程序能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。術(shù)語(yǔ)“應(yīng)用層”并不是指運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)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。

（二）TCP/IP協(xié)議簇
TCP/IP 和 ISO/OSI

TCP IP模型與OSI模型的對(duì)比

    ISO/OSI模型，即開(kāi)放式通信系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（Open System Interconnection Reference Model），是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提出的一個(gè)試圖使各種計(jì)算機(jī)在世界范圍內(nèi)互連為網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)框架，簡(jiǎn)稱OSI。

    TCP/IP協(xié)議模型（Transmission Control Protocol/Internet Protocol），包含了一系列構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，是Internet的核心協(xié)議，通過(guò)20多年的發(fā)展已日漸成熟，并被廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中，目前已成為事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP協(xié)議簇是一組不同層次上的多個(gè)協(xié)議的組合，通常被認(rèn)為是一個(gè)四層協(xié)議系統(tǒng)，與OSI的七層模型相對(duì)應(yīng)。

二、 TCP/IP分層模型

(1). 鏈路層

    也稱作數(shù)據(jù)鏈路層或網(wǎng)絡(luò)接口層（在第一個(gè)圖中為網(wǎng)絡(luò)接口層和硬件層），通常包括操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和計(jì)算機(jī)中對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口卡。它們一起處理與電纜（或其他任何傳輸媒介）的物理接口細(xì)節(jié)。ARP（地址解析協(xié)議）和RARP（逆地址解析協(xié)議）是某些網(wǎng)絡(luò)接口（如以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)）使用的特殊協(xié)議，用來(lái)轉(zhuǎn)換IP層和網(wǎng)絡(luò)接口層使用的地址。

(2). 網(wǎng)絡(luò)層

    也稱作互聯(lián)網(wǎng)層（在第一個(gè)圖中為網(wǎng)際層），處理分組在網(wǎng)絡(luò)中的活動(dòng)，例如分組的選路。在TCP/IP協(xié)議族中，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包括IP協(xié)議（網(wǎng)際協(xié)議），ICMP協(xié)議（Internet互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議），以及IGMP協(xié)議（Internet組管理協(xié)議）。

    IP是一種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，提供的是一種不可靠的服務(wù)，它只是盡可能快地把分組從源結(jié)點(diǎn)送到目的結(jié)點(diǎn)，但是并不提供任何可靠性保證。同時(shí)被TCP和UDP使用。TCP和UDP的每組數(shù)據(jù)都通過(guò)端系統(tǒng)和每個(gè)中間路由器中的IP層在互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行傳輸。

    ICMP是IP協(xié)議的附屬協(xié)議。IP層用它來(lái)與其他主機(jī)或路由器交換錯(cuò)誤報(bào)文和其他重要信息。

    IGMP是Internet組管理協(xié)議。它用來(lái)把一個(gè)UDP數(shù)據(jù)報(bào)多播到多個(gè)主機(jī)。

(3). 傳輸層

    主要為兩臺(tái)主機(jī)上的應(yīng)用程序提供端到端的通信。在TCP/IP協(xié)議族中，有兩個(gè)互不相同的傳輸協(xié)議：TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）。

    TCP為兩臺(tái)主機(jī)提供高可靠性的數(shù)據(jù)通信。它所做的工作包括把應(yīng)用程序交給它的數(shù)據(jù)分成合適的小塊交給下面的網(wǎng)絡(luò)層，確認(rèn)接收到的分組，設(shè)置發(fā)送最后確認(rèn)分組的超時(shí)時(shí)鐘等。由于運(yùn)輸層提供了高可靠性的端到端的通信，因此應(yīng)用層可以忽略所有這些細(xì)節(jié)。為了提供可靠的服務(wù)，TCP采用了超時(shí)重傳、發(fā)送和接收端到端的確認(rèn)分組等機(jī)制。

    UDP則為應(yīng)用層提供一種非常簡(jiǎn)單的服務(wù)。它只是把稱作數(shù)據(jù)報(bào)的分組從一臺(tái)主機(jī)發(fā)送到另一臺(tái)主機(jī)，但并不保證該數(shù)據(jù)報(bào)能到達(dá)另一端。一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)是指從發(fā)送方傳輸?shù)浇邮辗降囊粋€(gè)信息單元（例如，發(fā)送方指定的一定字節(jié)數(shù)的信息）。UDP協(xié)議任何必需的可靠性必須由應(yīng)用層來(lái)提供。

(4). 應(yīng)用層

    應(yīng)用層負(fù)責(zé)處理特定的應(yīng)用程序細(xì)節(jié)。

三、 數(shù)據(jù)的封裝與分用

    當(dāng)應(yīng)用程序用TCP傳送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)被送入?yún)f(xié)議棧中，然后逐個(gè)通過(guò)每一層直到被當(dāng)作一串比特流送入網(wǎng)絡(luò)。其中每一層對(duì)收到的數(shù)據(jù)都要增加一些首部信息（有時(shí)還要增加尾部信息），該過(guò)程如圖所示。

    TCP傳給IP的數(shù)據(jù)單元稱作TCP報(bào)文段或簡(jiǎn)稱為T(mén)CP段（TCP segment）；UDP數(shù)據(jù)與TCP數(shù)據(jù)基本一致。唯一的不同是UDP傳給IP的信息單元稱作U D P數(shù)據(jù)報(bào)（UDP datagram），而且UDP的首部長(zhǎng)為8字節(jié)。IP傳給網(wǎng)絡(luò)接口層的數(shù)據(jù)單元稱作IP數(shù)據(jù)報(bào)(IP datagram)。通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)谋忍亓鞣Q作幀(Frame )。

   當(dāng)目的主機(jī)收到一個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀時(shí)，數(shù)據(jù)就開(kāi)始從協(xié)議棧中由底向上升，同時(shí)去掉各層協(xié)議加上的報(bào)文首部。每層協(xié)議盒都要去檢查報(bào)文首部中的協(xié)議標(biāo)識(shí)，以確定接收數(shù)據(jù)的上層協(xié)議。這個(gè)過(guò)程稱作分用（Demultiplexing）。協(xié)議是通過(guò)目的端口號(hào)、源I P地址和源端口號(hào)進(jìn)行解包的。