网络模型

网络模型常见的有三种模型：OSI七层、TCP/IP四层、五层模型

名称

TCP/IP分层模型（TCP/IP Layening Model）

因特网分层模型(Internet Layering Model)

因特网参考模型(Internet Reference Model)

定义

TCP/IP是一个协议簇，由许多协议组成。 而HTTP（超文本传输协议）属于TCP/IP协议簇。

TCP/IP协议被组织成四个概念层，其中有三层对应于ISO参考模型中的相应层。ICP/IP协议族并不包含物理层和数据链路层，因此它不能独立完成整个计算机网络系统的功能，必须与许多其他的协议协同工作。

功能

TCP/IP分层模型的四个协议层分别完成以下的功能：

OSI七层网络模型

名称

七层模型

OSI（Open System Interconnection）参考模型

定义

是国际标准化组织（ISO：Internationalization Standard Organization）制定的一个用于计算机或通讯系统间互联的标准体系。

它是一个七层的、抽象的模型体，不仅包括一系列抽象的术语或概念，也包括具体的协议。

一台计算机操作系统中的网络过程包括从应用请求(在协议栈的顶部)到网络介质(底部) ，OSI参考模型把功能分成七个分立的层次。

由于OSI是一个理想的模型，因此一般网络系统只涉及其中的几层，很少有系统能够具有所有的7层，并完全遵循它的规定。

功能

在7层模型中，每一层都提供一个特殊的网络功能。

OSI的下三层的主要任务是数据传输，上三层的主要任务是数据处理。

从网络功能的角度观察：

下面4层（物理层、数据链路层、网络层和传输层）主要提供数据传输和交换功能，即以节点到节点之间的通信为主；

第4层作为上下两部分的桥梁，是整个网络体系结构中最关键的部分；

而上3层（会话层、表示层和应用层）则以提供用户与应用程序之间的信息和数据处理功能为主。

简言之，下4层主要完成通信子网的功能，上3层主要完成资源子网的功能。

结构

目的

建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题。

优点

1. 将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来

a. 服务说明某一层为上一层提供一些什么功能

b. 接口说明上一层如何使用下层的服务

c. 协议涉及如何实现本层的服务

这样各层之间具有很强的独立性，互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的，只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以了。

2. 网络七层的划分也是为了使网络的不同功能模块（不同层次）分担起不同的职责

3. 减轻问题的复杂程度，一旦网络发生故障，可迅速定位故障所处层次，便于查找和纠错

4. 在各层分别定义标准接口，使具备相同对等层的不同网络设备能实现互操作，各层之间则相对独立，一种高层协议可放在多种低层协议上运行

5. 能有效刺激网络技术革新，因为每次更新都可以在小范围内进行，不需对整个网络动大手术

6. 创建了一个更好的互连环境

7. 每层利用紧邻的下层服务，更容易记住个层的功能

应用层（Application）

应用层是OSI参考模型的最高层，它是计算机用户，以及各种应用程序和网络之间的接口。

应用层是最靠近用户的OSI层。

功能

1. 直接向用户提供服务，完成用户希望在网络上完成的各种工作。

2. 它在其他6层工作的基础上，负责完成网络中应用程序与网络操作系统之间的联系，建立与结束使用者之间的联系，并完成网络用户提出的各种网络服务及应用所需的监督、管理和服务等各种协议。

3. 负责协调各个应用程序间的工作。

4. 标识通信伙伴：因为可能丢失通信伙伴，应用层必须为传输数据的应用子程序定义通信伙伴的标识和可用性。

5. 定义资源的可用性：定义资源可用性时，应用层为了请求通信而必须判定是否有足够的网络资源。

6. 同步通信：在同步通信中，所有应用程序之间的通信都需要应用层的协同操作

服务

文件服务、目录服务、文件传输服务（FTP）、远程登录服务（Telnet）、电子邮件服务（E-mail）、打印服务、安全服务、网络管理服务、数据库服务等。

不同的网络操作系统之间在功能、界面、实现技术、对硬件的支持、安全可靠性以及具有的各种应用程序接口等各个方面的差异是很大的。

协议

• HTTP超文本传输协议
• FTP文件传输协议
• TFTP
• SMTP
• SNMP
• DNS域名解析协议
• TELNET
• HTTPS
• POP3
• DHCP
• WWW
• NFS

注意

应用层并非由计算机上运行的实际应用软件组成，而是由向应用程序提供访问网络资源的API（Application Program Interface，应用程序接口）组成，这类应用软件程序超出了OSI模型的范畴。

表示层（Presentation）

在五层模型里面已经合并到了应用层

功能

解决不同系统之间的通信语法问题。

数据的表示、安全、压缩。可确保一个系统的应用层所发送的信息可以被另一个系统的应用层读取。

数据将按照网络能理解的方案进行格式化；这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。

表示层管理数据的解密与加密，如系统口令的处理。

公开密钥密码体系：加密算法以及公钥都是公开的。其中公钥加密数据，私密来解密。

数据格式处理：协商和建立数据交换的格式，解决各应用程序之间在数据格式表示上的差异。

数据的编码：处理字符集和数字的转换。例如由于用户程序中的数据类型（整型或实型、有符号或无符号等）、用户标识等都可以有不同的表示方式，因此，在设备之间需要具有在不同字符集或格式之间转换的功能。压缩和解压缩：为了减少数据的传输量，这一层还负责数据的压缩与恢复。

数据的加密和解密：可以提高网络的安全性。

格式有，JPEG**、ASCll、DECOIC、加密格式等**

协议

• FTP
• 加密
• CSS
• GIF
• HTML
• JSON
• XML

会话层（Session）

用户应用程序和网络之间的接口

在五层模型里面已经合并到了应用层

建立、管理和终止表示层与实体之间的通信会话

功能

1.通过传输层（端口号：传输端口与接收端口）建立数据传输的通路。
2.建立通信链接，保持会话过程通信连接的畅通。同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。　
3. 用户可以按照半双工、单工和全工的方式建立会话。当建立会话时，用户必须提供他们想要连接的远程地址。而这些地址与MAC（介质访问控制子层）地址或网络层的逻辑地址不同，他们是为用户专门设计的，更便于用户记忆。域名(DN)就是网络上使用的远程地址。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
4. 会话管理：允许用户在两个实体设备之间建立、维持和终止会话，并支持它们之间的数据交换。例如提供单方向会话或双向同时会话，并管理会话中的发送顺序，以及会话所占用时间的长短。例如提供单方向会话或双向同时会话，并管理会话中的发送顺序，以及会话所占用时间的长短。
5.会话流量控制：提供流量控制和交叉会话功能。
6. 寻址：使用远程地址建立会话连接 出错控制：从逻辑上讲，会话层主要负责数据交换的建立、保持和终止，但实际的工作却是接收来自传输层的数据，并负责纠错。会话控制和远程过程调用均属于这一层的功能。
7. 通信会话包括发生在不同网络应用层之间的服务请求和服务应答，这些请求与应答通过会话层的协议实现。它还包括创建检查点，使通信发生中断的时候可以返回到以前的一个状态。
8. 此层检查的错误不是通信介质的错误，而是磁盘空间、打印机缺纸等高级类的错误。

协议

• RPC
• SQL
• FTP
• SSH
• TLS HTTP(S)

传输层（Transport）

提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输

该层是通信子网和资源子网的接口和桥梁，起到承上启下的作用。

功能

1.定义传输数据的协议端口号
2. 传输连接管理：提供建立、连接和拆除传输连接的功能。传输层在网络层的基础上，提供“面向连接”和“面向无连接”两种服务　
3. 处理传输差错：提供可靠的“面向连接”和不可靠的“面向无连接”的数据传输服务、差错控制和流量控制。
4. 监控服务质量：在提供“面向连接”服务时，通过这一层传输的数据将由目标设备确认， 如果在指定的时间内未收到确认信息，数据将被重新发送.
5. 多路传输：路传输使得多个应用程序的数据可以传输到一个物理链路上。
6. 虚电路管理：多虚电路由传输层建立、维护和终止。
7. 传输数据段，建立主机端到端连接和数据传输
8. 基于接收方可接收数据的快慢程度规定适当的发送速率
9. 向高层屏蔽下层数据通信的具体细节，即向用户透明的传送报文。
10. 传输层提供会话层和网络层之间的传输服务，这种服务从会话层获得数据，并在必要时，对数据进行分割，然后，传输层将数据传送到网络层，并确保数据能准确无误的传送到网络层。

协议

• UDP
• TCP
• SPX

注意

数据包一旦离开网卡即进入网络传输层。

网络层（Network）

是OSI参考模型中最复杂的一层，也是通信子网最高的一层，它在下两层的基础上向资源子网提供服务。

功能

1.通过路由算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。合考虑发送优先权、网络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定路由
2. 将网络地址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方。
3. 该层控制数据链路层与物理层之间的信息转发，建立、维持与终止网络的连接。
4. 数据链路层的数据在这一层被转换为数据包，然后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制，将信息从一个网络设备传送到另一个网络设备。
5. 一般的，数据链路层是解决统一网络内节点之间的通信，而网络层主要解决不同子网之间的通信。例如路由选择问题。
6. 定义了能够标识所有结点的逻辑地址
7. 定义了路由实现的方式和学习的方式
8. 为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。处理在网络上流动的数据包，数据包是网络传输的最小单位。该层规定了根据怎样的传输路线来到达对方的计算机，并把数据包传送给对方。

主要问题

寻址：数据链路层中使用的物理地址（如MAC地址）仅解决网络内部的寻址问题。在不同子网之间通信时，为了识别和找到网络中的设备，每一子网中的设备都会被分配一 个唯一的地址。由于各个子网使用的物理技术可能不同，因此这个地址应当是逻辑地址（如IP地址）

交换：规定不同的交换方式。常见的交换技术有：线路交换技术和存储转发技术，后者包括报文转发技术和分组转发技术。

路由算法：当源节点和路由节点之间存在多条路径时，本层可以根据路由算法，通过网络为数据分组选择最佳路径，并将信息从最合适的路径，由发送端传送的接受端。

连接服务：与数据链路层的流量控制不同的是，前者控制的是网络相邻节点间的流量，后者控制的是从源节点到目的节点间的流量。其目的在于防止阻塞，并进行差错检测

协议

• IPX
• ICMP
• IGMP
• IP（网际协议）
• ARP（地址解析协议）
• RARP（逆地址解析协议）
• RIP协议(Routing Information Protocol，路由信息协议)

注意

这一层本身没有任何错误检测和修正机制，因此，网络层必须依赖于端端之间的由D L L提供的可靠传输服务。

数据链路层（Data Link）

控制网络层与物理层之间的通信，负责建立和管理节点间的链路

数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输

MAC介质访问控制层和LLC逻辑链路控制：

​ MAC：解决共享型网络中多用户对信道竞争的问题，完成网络介质的访问控制

​ LLC：建立和维护网络连接，执行差错校验，流量控制和链路控制

网络接口层用来处理连接网络的硬件部分，包括控制操作系统、硬件的设备驱动、NIC（网络适配器，即网卡）、及光纤等物理可见部分。

功能

1.通过各种控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。
2. 接受来自物理层的位流形式的数据，并封装成帧，传送到上一层
3. 将来自上一层的数据帧，拆装为位流形式的数据转发到物理层
4. 负责处理接受端发回的确认帧的信息，以便提供可靠的数据传输。
5. 建立逻辑连接
6. 进行硬件地址寻址
7. 将比特组合成字节进而组合成帧，用MAC地址访问介质，错误发现但不能纠正。
8. 物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发

协议

• 点对点协议PPP

• SDLC

• HDLC

• STP

• 帧中继

• ATM

• FDDI

• 802.2

• 802.3ATM

注意

为了保证传输，从网络层接收到的数据被分割成特定的可被物理层传输的帧。帧是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始数据，还包括发送方和接收方的物理地址以及检错和控制信息。其中的地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错到达。 如果在传送数据时，接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发送方重发这一帧。

以太网，局域网，集线器和网桥等。

三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错控制以及可靠传输

物理层（Physical）

该层包括物理连网媒介，如电缆连线连接器。

它由计算机和网络介质之间的实际界面组成，可定义电气信号、符号、线的状态和时钟要求、数据编码和数据传输用的连接器。所有比物理层高的层都通过事先定义好的接口而与它通话。

建立、维护、断开物理连接。（由底层网络定义协议）以比特流传输，不可靠传输

功能

1.负责最后将信息编码成电流脉冲或其它信号用于网上传输，产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。
2. 为它的上一层提供一个物理连接，以及它们的机械、电气、功能和过程特性。如规定使用电缆和接头的类型、传送信号的电压等。在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理，单位是bit比特。
3. 定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。
4. 尽可能屏蔽掉具体传输介质与物理设备的差异。使其上面的数据链路层不必考虑网络的具体传输介质是什么。
5. 实现比特流的透明传输：传输比特流(就是由1、0转化为电流强弱来进行传输，到达目的地后在转化为1、0，也就是我们常说的数模转换与模数转换)。

协议

• RS-232规范
• 10BASE-T的曼彻斯特编码
• RJ-45

补充

透明传输的意义就是：不管传的是什么，所采用的设备只是起一个通道作用，把要传输的内容完好的传到对方！

最后

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