OSI七層模型和TCP/IP四層模型 詳細(xì)解釋

OSI七層模型和TCP/IP四層模型

OSI七層模型：

①物理層：

包括物理傳輸介質(zhì)，任何網(wǎng)絡(luò)都必須使用傳輸介質(zhì)來(lái)發(fā)送和接收信號(hào)，這些信號(hào)構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)通信的物理表示。物理層的任務(wù)就是建立、維持和斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò)連接。發(fā)送方發(fā)起一個(gè)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)的連接，接收方響應(yīng)建立連接的請(qǐng)求，接收或拒絕連接請(qǐng)求。物理層一個(gè)簡(jiǎn)單概貌就是，它關(guān)注網(wǎng)絡(luò)硬件以及支持硬件訪問(wèn)某種網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的連接。

物理層管理網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)到協(xié)議棧的通信，把計(jì)算機(jī)的出棧數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)所用的信號(hào)，對(duì)于入棧消息來(lái)說(shuō)，把來(lái)自網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡接受的比特位。

物理層的PDU成為比特位。

②數(shù)據(jù)鏈路層：

它的任務(wù)是，確保在發(fā)送方實(shí)現(xiàn)物理層數(shù)據(jù)的可靠傳輸，在接收方檢驗(yàn)所收到數(shù)據(jù)的可靠性，數(shù)據(jù)鏈路層也管理跨網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的、從一臺(tái)計(jì)算機(jī)到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上、在單個(gè)邏輯或物理電纜段上的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。它通過(guò)唯一標(biāo)識(shí)每一塊網(wǎng)卡的專用地址，識(shí)別本地介質(zhì)上的每個(gè)設(shè)備。由于數(shù)據(jù)鏈路層管理網(wǎng)卡之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，所以，它也處理這些網(wǎng)卡所插入的計(jì)算機(jī)之間的局域網(wǎng)連接。同時(shí)，它也處理從發(fā)送方到接收方的數(shù)據(jù)串行化，原因在于，比特位必須映射為相應(yīng)的信號(hào)，一邊從發(fā)送方傳輸?shù)浇邮辗?，而在接收方?zhí)相反的過(guò)程。

數(shù)據(jù)鏈路層還能控制從發(fā)送方到接收方數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓?jié)奏----這個(gè)過(guò)程稱為介質(zhì)流控制，當(dāng)發(fā)生本地阻塞時(shí)進(jìn)行響應(yīng)，避免網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)被數(shù)據(jù)流淹沒(méi)，當(dāng)出棧PDU可以傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)鏈路層請(qǐng)求開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)，并處理接收和構(gòu)造入棧數(shù)據(jù)的入棧PDU。

數(shù)據(jù)鏈路層的PDU成為幀或數(shù)據(jù)幀。

eg: ATM  FDDI....

③網(wǎng)絡(luò)層

處理網(wǎng)絡(luò)位置標(biāo)記的地方，也是處理PDU從發(fā)送方發(fā)往接收方所蘊(yùn)含的復(fù)雜性的地方。所以，網(wǎng)絡(luò)層處理網(wǎng)絡(luò)上與每個(gè)機(jī)器相關(guān)的邏輯尋址問(wèn)題。當(dāng)數(shù)據(jù)流的源地址和目標(biāo)地址不在網(wǎng)絡(luò)上的同一個(gè)物理段時(shí)，網(wǎng)絡(luò)層也使用尋址信息來(lái)確定如何把PDU從發(fā)送方傳遞到接收方。網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是對(duì)Internet上的每一臺(tái)主機(jī)提供一個(gè)全球唯一的地址，并提供主機(jī)之間的通信路徑。

網(wǎng)絡(luò)層也具體化了不同IP地址之間多個(gè)并發(fā)連接的表示方法，因此，多個(gè)應(yīng)用程序能夠同時(shí)保持網(wǎng)絡(luò)連接。網(wǎng)絡(luò)層能夠識(shí)別一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接屬于計(jì)算機(jī)上的哪一個(gè)進(jìn)程或應(yīng)用程序，不僅可以把數(shù)據(jù)流從發(fā)送方正確的傳遞到接收方，還可以把能夠入棧的數(shù)據(jù)傳遞給接收方計(jì)算機(jī)上的特定進(jìn)程或應(yīng)用程序。

使用一個(gè)或多個(gè)路由，把單個(gè)PDU從發(fā)送方轉(zhuǎn)發(fā)或中繼給接收方的技術(shù)成為分組交換，這也正是網(wǎng)絡(luò)層以每個(gè)PDU為基礎(chǔ)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和中繼的原因。事實(shí)上，網(wǎng)絡(luò)層對(duì)于與路由相關(guān)的延遲也是敏感的，在從發(fā)送方往接收方轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的同時(shí)，能夠管理通過(guò)這些路由的數(shù)據(jù)流，這個(gè)過(guò)程稱為阻塞控制，它用于當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生大量活動(dòng)時(shí)避免過(guò)載。

網(wǎng)絡(luò)層的PDU成為數(shù)據(jù)包。

eg: IP  IPX.....

④傳輸層:

它的任務(wù)就是確保從發(fā)送方到接收方PUD可靠的端到端傳輸，所以，傳輸層通常包含了端到端的錯(cuò)誤檢測(cè)和錯(cuò)誤恢復(fù)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通常作為傳輸層PDU尾部的一部分進(jìn)行打包，在數(shù)據(jù)傳輸之前和傳輸之后計(jì)算一個(gè)成為校驗(yàn)和的特殊值，之后進(jìn)行對(duì)比，如果發(fā)送的校驗(yàn)和與本地計(jì)算的校驗(yàn)和一致，那么可以認(rèn)為成功傳輸，否則，當(dāng)檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)，傳輸層的某個(gè)協(xié)議將請(qǐng)求PDU重新傳輸。

從發(fā)送方到接收方可以發(fā)送的數(shù)據(jù)量在長(zhǎng)度上不受限制，但是，從端到端能夠傳輸數(shù)據(jù)的容器具有固定的最大長(zhǎng)度（最大傳輸單元），因此，傳輸層也必須處理分段和重組操作。分段就是把很長(zhǎng)的消息分為一連串的數(shù)據(jù)塊，稱為數(shù)據(jù)段，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)塊都表示為在發(fā)送方與接收方之間網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)能夠傳送的最大數(shù)據(jù)載荷。重組就是將發(fā)送的數(shù)據(jù)塊按照其原始順序重新組織在一起，把傳輸?shù)南?gòu)成分段前的樣子。

傳輸層具有在重組過(guò)程中請(qǐng)求重傳所有出錯(cuò)PDU或丟失PDU的功能，實(shí)現(xiàn)可靠傳遞，傳輸層的PDU稱為分段或數(shù)據(jù)段。

eg: TCP  UDP....

⑤會(huì)話層：

是在發(fā)送方和接收方之間進(jìn)行通信時(shí)創(chuàng)建、維持、之后終止或斷開(kāi)連接的地方，所以，會(huì)話層允許發(fā)送方和接收方啟動(dòng)或停止請(qǐng)求回話，以及當(dāng)雙方之間發(fā)生擁塞時(shí)仍然能保持對(duì)話。會(huì)話層包含了一種稱為檢查點(diǎn)的機(jī)制來(lái)維持可靠會(huì)話。

檢查點(diǎn)定義了一個(gè)最接近成功通信的點(diǎn)，并且定義了當(dāng)發(fā)生內(nèi)容丟失或損壞時(shí)需要回滾以便恢復(fù)丟失或損壞數(shù)據(jù)的點(diǎn)。同樣，會(huì)話層還定義了當(dāng)會(huì)話出現(xiàn)不同步時(shí)，需要重新同步化的機(jī)制。

會(huì)話層的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者之間進(jìn)行的通信，這兩者在通信過(guò)程中通常交換一些列的消息或PDU。會(huì)話層的PDU有各種類型，統(tǒng)稱為會(huì)話PDU或SPDU。

eg: RPC  SQL....

⑥表示層：

管理在網(wǎng)絡(luò)上（從其往下到協(xié)議棧）以及在特定機(jī)器或應(yīng)用程序上（從其往上到協(xié)議棧）的數(shù)據(jù)的表示方式。這使得完全不同類型的計(jì)算機(jī)（它們可能是用不同的方式表示數(shù)值和字符）能夠跨網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相互通信。

在表示層還有一種特殊的操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序，有的稱為重定向器，有的稱為網(wǎng)絡(luò)外殼，不管是什么，它的作用就是把對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的請(qǐng)求和對(duì)本地資源的請(qǐng)求區(qū)分開(kāi)來(lái)，并把這樣的請(qǐng)求重定向到恰當(dāng)?shù)谋镜刈酉到y(tǒng)或遠(yuǎn)程子系統(tǒng)上。這樣，計(jì)算機(jī)無(wú)需辨別要訪問(wèn)資源的類型，就能夠使用單個(gè)子系統(tǒng)訪問(wèn)各種資源，不管這些資源是在本地計(jì)算機(jī)上還是在跨網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上。

表示層也能夠?yàn)閼?yīng)用程序提供特殊的數(shù)據(jù)處理工能，包括協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密、解密、數(shù)據(jù)壓縮或解壓縮。對(duì)于這類型的服務(wù)，無(wú)論發(fā)送方的表示層做了什么，接收方的表示層都必須予以復(fù)原，從而使連接的雙方在某個(gè)時(shí)刻分享相似的數(shù)據(jù)視圖。表示層的PDU也有各種類型，統(tǒng)稱為PDU。

eg: 加密  SACll.....

⑦應(yīng)用層：

應(yīng)用層定義的是應(yīng)用程序用于請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口，而不是直接指向應(yīng)用程序本身。因此，應(yīng)用層主要定義了應(yīng)用程序能夠從網(wǎng)絡(luò)上請(qǐng)求使用的幾種類型的服務(wù)，并且規(guī)定了從應(yīng)用程序接收消息或向應(yīng)用程序發(fā)送消息時(shí)，數(shù)據(jù)所必須采用的格式。應(yīng)用層的PDU也統(tǒng)稱為PDU。

eg: HTTP FTP SNMP.....

TCP/IP四層模型

①網(wǎng)絡(luò)接口層：

它負(fù)責(zé)監(jiān)視數(shù)據(jù)在主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)之間的交換。事實(shí)上，TCP/IP本身并未定義該層的協(xié)議，而由參與互連的各網(wǎng)絡(luò)使用自己的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，然后與TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)接入層進(jìn)行連接。

網(wǎng)絡(luò)接口層最重要的協(xié)議是PPP協(xié)議（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議），PPP用于在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間創(chuàng)建一個(gè)直接的連接。PPP可以提供連接認(rèn)證以識(shí)別雙方的身份，應(yīng)用加密技術(shù)進(jìn)行傳輸以實(shí)現(xiàn)保密，應(yīng)用壓縮技術(shù)以減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量（在接收端都必須進(jìn)行解碼和解壓縮），PPP只提供檢錯(cuò)而不糾錯(cuò)。

②互聯(lián)網(wǎng)層：

TCP/IP互聯(lián)網(wǎng)層協(xié)議處理跨越多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器之間的路由問(wèn)題，它也管理網(wǎng)絡(luò)名稱和地址，以利于解決路由問(wèn)題。更具體地說(shuō)，互聯(lián)網(wǎng)層處理TCP/IP有以下三個(gè)基本任務(wù)：

(1)MTU分塊：當(dāng)路由將數(shù)據(jù)從一種類型的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)送到另一種類型的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠承載的最大數(shù)據(jù)塊（MTU）就可能發(fā)生變化，當(dāng)數(shù)據(jù)從支持較大MTU的介質(zhì)移動(dòng)到支持較小MTU的介質(zhì)時(shí)，這一數(shù)據(jù)就必須被縮小，以便匹配這個(gè)較小的MTU。這個(gè)任務(wù)僅僅需要一次單向轉(zhuǎn)換，但它必須在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中完成。

(2)尋址：尋址定義了一種機(jī)制，即TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中的所有網(wǎng)卡都必須與標(biāo)識(shí)沒(méi)一個(gè)網(wǎng)卡的專用的、唯一的比特位模式相對(duì)應(yīng)，這個(gè)比特位模式也標(biāo)識(shí)了網(wǎng)卡所屬的網(wǎng)絡(luò)。

(3)路由：路由定義了將數(shù)據(jù)從發(fā)送方轉(zhuǎn)發(fā)給接收方的機(jī)制，在從發(fā)送方到接收方的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中，可能需要數(shù)個(gè)中間中繼過(guò)程。這一功能不僅包含在成功傳遞的過(guò)程中，而且還提供了跟蹤傳遞性能的方法，以及在發(fā)生傳遞失效時(shí)報(bào)告錯(cuò)誤的方法，否則就會(huì)發(fā)生障礙

互聯(lián)網(wǎng)層的協(xié)議：IP ICMP ARP RARP RIP OSPF BGP...

③傳輸層：

這一層提供了從一臺(tái)主機(jī)到另一臺(tái)主機(jī)的數(shù)據(jù)移動(dòng)。傳輸層協(xié)議提供的基本功能包括從發(fā)送方到接收方數(shù)據(jù)的可靠傳輸，還提供傳輸前必要的出戰(zhàn)消息分段，以及在把數(shù)據(jù)交付給應(yīng)用層之前重組分段的功能。

傳輸層的協(xié)議：TCP  UDP

④應(yīng)用層：

對(duì)應(yīng)于OSI參考模型的高層，為用戶提供所需要的各種服務(wù)，例如：FTP、Telnet、DNS、SMTP等

模型比較：

相同點(diǎn)：

(1)OSI參考模型和TCP/IP參考模型都采用了層次結(jié)構(gòu)的概念，

(2)都能夠提供面向連接和無(wú)連接兩種通信服務(wù)機(jī)制；

不同點(diǎn)：

（1）前者是七層模型，后者是四層結(jié)構(gòu)

（2）對(duì)可靠性要求不同（后者更高）

(3) OSI模型是在協(xié)議開(kāi)發(fā)前設(shè)計(jì)的, 具有通用性.TCP/IP是先有協(xié)議集然后建立模型, 不適用于非TCP/IP網(wǎng)絡(luò).

（4）實(shí)際市場(chǎng)應(yīng)用不同（OSI模型只是理論上的模型，并沒(méi)有成熟的產(chǎn)品，而TCP/IP已經(jīng)成為“實(shí)際上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)”）