五层网络参考模型

五层网络参考模型

1) 概述

开放系统互连 (OSI)参考模型，是一种抽象模型目的是支持异构网络系统的互联互通，异构网络系统互连的国际标准，理解网络通信的最佳学习工具，但理论成功，市场失败,OSI参考模型解释的通信过程如下

数据封装的意义

增加控制信息，构成协议数据单元PDU,控制信息主要有地址，差错检查，协议控制，OSI统一将对等层之间传输的数据单位称为协议数据单元（Protocal Data Unit）

2.1) 物理层

任务：以比特为单位，实现每一个比特的传输，此外还需要确定连接电缆的插头及多少根引脚等物理特性；单位比特bit

接口特性：机器特性，电器特性，规格特性，功能特性

传输特性：全双工，半双工，单工

注意：传递信息所需利用的一些物理媒介，如双绞线，同轴电缆等，他们不属于物理层但服务于物理层，可以看做第0层

2.2）数据链路层

主要功能：实现节点(主机，交换机，路由器)间的数据传输（node to node），因此，数据链路层的功能体现在①封装成帧(对物理层的数据进行封装，弥补了物理层传输的比特流易出错，难控制的缺点)②差错控制，接收到的物理层数据本身可能有错，需要进一步改善，检错重传数据帧，避免重复帧③流量控制，双方通行时避免因为接收不及时而造成数据丢失，避免大量数据涌入淹没接收端④链路管理⑤MAC寻址，因为此处所寻找地址是计算机网卡的MAC地址，也称“物理地址”、“硬件地址”，而不是IP地址，单位帧frame

2.3）网络层

网络层（IP层，网际层）的任务是负责源主机到目的主机数据分组packet的路由与转发，但从源到目的的过程中可能会跨越多个网络，为了保证数据无差错传输，需要使用全局唯一的逻辑地址，即IP地址，网络层遵守IP协议与路由协议，首先将数据链路层的帧封装为分组或包进行数据传输，因此分组(无论哪一层传输的数据单元都可以成为分组)也叫IP数据报或数据报，单位数据报，网络层的功能

①路由功能(宏观)：根据路由算法确定分组从源到目的的路径

②分组转发功能(细节)：将分组从路由器的输入端口转发到合适的输出端口，因为每个路由器都会维护一张或多种转发表(确定在本路由器内如何转发分组)，收到分组信息后路由器会根据转发表确定如何转发分组

③ 建立连接，在分组传输前，首先建立虚拟/逻辑连接

总结：

1 对于使用IP数据报服务的网络层，提供①②功能，对于使用使用虚电路服务的网络层则是提供③功能

2 网络层的连接是主机到主机间的连接，需要确定从源主机到目的主机的路径，并且这条路径上所经过的所有网络设备(路由器)都要参入进来；

2.4）运输层

传输层负责源到目的（端到端）的进程间的完整的报文传输，主要有以下两种协议

传输控制协议TCP(Transmission Control Protocal)：提供面向连接，可靠的数据传输服务，单位是报文段segement

用户数据报协议UDP(User Datapram Protocal)：提供无连接，尽最大努力交互的传输服务（不保证可靠性），单位是用户数据报Datagram

2.5）应用层

应用层是通过主机间的交互来支持各种网络应用，应用层的协议就是进程间通信的协议，不同的网络应用需要不同的协议，例如文件传输协议FTP；WWW万维网支持的http协议；支持电子邮件的SMTP格式,应用层的数据单元被称为报文message

tcp参考模型如下

3）5层数据模型的工作原理

工作原理：源主机从应用层到传输层到网络层.到链路层到物理层，报文=>段=>数据报=>帧=>比特，层层解封装，最终在物理层上以比特流的形式通过信道进行传输，经过交换机和路由器，还是以比特流的形式到达目的主机的物理层，层层封装直到应用层,以上可以通过类比我们上网的过程，即通过浏览器发送请求request到服务器，服务器将我们想要浏览的内容封装成response来进行响应，最终由浏览器解析响应内容；

4）交换机与路由器的异同：

共同点

路由器工作在第三层，工作方式是寻址和转发，依靠ip，路由器内有一份路由表，里面有它的寻址信息（就像是一张地图），它收到网络层的数据报后，会根据路由表和选路算法将数据报转发到下一站（可能是路由器、交换机、目的主机）

交换机工作在第二层，工作方式是过滤和转发，依靠mac，里面存放着和它相连的所有设备的MAC地址，它会根据收到的数据帧的首部信息内的目的MAC地址在自己的表中查找，如果有就转发，如果没有就放弃我们来看一个网络拓扑图例子：

通过拓扑图我们应该知道：
每一个路由器与其之下连接的设备，其实构成一个局域网
交换机工作在路由器之下，就是也就是交换机工作在局域网内
交换机用于局域网内网的数据转发
路由器用于连接局域网和外网

举个例子：我们每个人相当于主机，路由器相当于快递员，宿管大爷相当于交换机，学校是一个局域网，快递员根据学校地址（IP）把包裹送到学校，再根据公寓号（子网IP）把快递交给这个公寓的宿管大爷，宿管大爷根据你的名字（MAC）交给你

最后

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