osi七层模型和tcp\ip协议

1.什么是osi

OI/OS（Open System Interconnect）通常被简称为OI/OS或开放系统互连协议。它通常称为OSI参考模型或OI/OS协议，并由国际标准化组织（ISO）于1985年推出。体系结构标准定义了网络互连的七种层次框架（包括物理层、数据链路层、网络层、传输层以及会话层等），并将其统称为 OSI 开放系统互连参考模型

1.1为什么分层

网络的每层应当具有相对独立的功能（便于排错）

每一层只为相邻的上一层提供服务

通过优化系统的工作效率，确保所有相同的功能模块仅在单一层次上达成，并且优先在更高层次上完成

2.七层模型

互联网本质上是由一系列网络协议构成的核心体系。该网络体系采用OSI模型进行规范（系列化处理）。根据功能特点以及职责划分的不同原则, 将其划分为七个层次。事实上这一划分并非真实存在。这一划分仅为空洞的人为分类，并无实际意义。这种分类的主要目的是帮助理解各层次的具体功能与作用。

2.1七层划分为**：** 应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

应用层：网络服务与最终用户的一个接口

表示层：接收的数据将被转换为二进制数据，并根据需求指定其存储格式及加密格式；随后进行解码以恢复原始信息。

在会话层上：是否被允许创建会话连接？系统间建立了不同操作系统的会话后，则通过协议来判断 确认这两个软件之间是否存在有效的通信通道（例如，在两个微信实例之间实现通信。

传输层：将上层数据分割为多个片段，并在每个片段末尾添加端口号进行打包形成数据段；或者通过查看报文头中的端口号来确定目标主机的用户进程，并使其能够进行数据交互。

确保数据传输的可靠性要求在传递数据之前必须先建立连接在此过程中保证了传输过程的稳定性但导致了较低的数据传输速率同时采用的是通信（ tcp ）。

不可靠传输-----数据可以直接发送，传输效率高，可靠性低-----短信（udp）

网络层：通过将上层数据携带源和目的方的逻辑（IP）地址封装成数据包的形式来完成从源端到目的端的数据传输任务；同时采用路由选择器来确定如何分配流量以实现最短路径优先原则，并确保网络资源得到合理利用。

在数据链路层阶段，则会将来自上一层的数据在其前后分别附加源端与目的端的MAC地址进行封装。其中MAC地址则用于标识网络接口卡的物理地址，在完成此操作后即可建立起专属于该通信双方的数据链路连接；若在检测到传输过程中的错误时，则会要求发送方重新发送该数据帧。

物理层：报文头部和上层数据信息均为二进制数组构成，在物理层中被编码为连续的比特流并以电信号的形式在网络中进行传输。

2.2数据解封装过程

Protocol Data Unit (PDUs)，protocol data units是用于实现不同层次间信息交换的数据单位

物理层的 PDU是数据位 bit

数据链路层的 PDU是数据帧 frame

网络层的PDU是数据包 packet

传输层的 PDU是数据段 segment

其他更高层次的PDU是消息 message

应用层：为了确保传输的安全性和效率，首先将数据分片。避免因文件过大导致的传输延迟和资源消耗。由于文件体积庞大以及网络带宽限制等多方面因素

传输层：接收并解析来自上一层的数据分片，并将获取到的分片数据重新封装为带有TCP头部信息的数据段（传输层功能）

网络层：接收数据段加入 ip头部 变成 数据包

数据链路层： 接收数据包 加入 MAC 头部 变成 数据帧

物理层：接收数据帧，变成bit流

七层总结

分层	功能
应用层	网络服务与最终用户的一个接口
表示层	数据的表示、安全、压缩
会话层	建立、管理、终止会话
传输层	定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验
网络层	进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择
数据链路层	建立逻辑链接、进行硬件地址寻址、出错校验等功能
物理层	建立、维护、断开物理连接

应用层、表示层、会话层为高三层，是面向用户的

网络层、数据链路层、物理层为低三层，是面向硬件的

网络层及以下的通信为点到点通信（主机与主机）

传输层的通信为端到端（端口到端口）

3.TCP/IP协议族的组成

模型层	协议\端口
物理层	IEEE802.3有线局域网（以太网） IEEE802.11无线局域网标准
数据链路层	Point-to-Point Protocol（PPP）
网络层	IP （ICMP IGMP ARP RARP）
传输层	TCP UDP
应用层	HTTP（80） HTTPS（443） FTP（20、21） SMTP（25） POP3（110）SSH（22） telne（23） SNMP（161） DNS(TCP UDP53端口) DHCP（67、68） TFTP（69）

物理层：

IEEE802.3有线局域网（以太网）

IEEE802.11无线局域网标准

数据链路层：

P2P网络通信协议（Protocol for Point-to-Point Communication）PPP protocol is one of the most widely used protocols in large-scale network environments, known for its simplicity and ability to manage complex networking operations efficiently. It offers several advantages, including ease of operation, support for identity verification and authentication functions, and effective management of IP address allocation challenges.

网络层：

IP协议：（Internet Protocol，网际协议），而 IP 又由四个支撑协议 组成：

ARP（地址解析协议）： 是根据IP地址获取物理mac地址的协议

RARP（逆地址解析协议）： 是根据物理mac地址获取IP地址的协议

ICMP（网际控制报文协议）：ping 网络连通性检测

IGMP operates between host devices and multicast routers.

单播：1对1发消息

组播：只对一部分人发消息

广播：对所有人发消息

传输层 ：

TCP ：传输控制协议 可靠协议 （安全性高，速度慢）

UDP：用户数据报协议 不可靠协议（安全性不高，速度快）

应用层：

HTTP（超文本传输协议）扮演了一种简单的请求-响应协议角色，在现代网络中占据重要地位的应用场景主要包括Web服务和网页交互，并通常通过TCP 80号段进行通信。

HTTPS是一种旨在保障信息安全的通信通道，在基于HTTP协议的基础上通过加密技术和身份认证机制确保了数据传输的安全性；通常采用TCP协议下的443号端口作为默认连接通道

当当买书，铁路网http

FTP文件传输协议：FTP（file File Transfer Protocol）支持交互式的文件访问。客户可以指定文件的具体类型和格式，并使文件获得访问权限。默认使用 tcp 的 20, 21 端口。

TFTP是一种简洁而易于实现的文件传输协议：它专为小型系统设计，并且操作简便。与Telnet类似但更为简单的是什么？ Telnet是一种远程访问工具，在网络中被广泛使用。 Telnet允许用户通过简单的命令行界面与远程服务器交互并通信。 Telnet通常用于测试网络连接性或者作为远程控制工具在一些情况下被使用。 Telnet默认采用TCP协议中的端口23作为其通信通道，并且通常只允许本地计算机连接到远程服务器上以避免被滥用风险.

标准网络管理协议SNMP专为在IP网络设备中提供管理服务而设计，默认采用数据链路层传输的161号端口进行通信

SMTP Simple Mail Transfer Protocol：一系列规范性文件旨在实现基于TCP/IP网络环境下的邮件可靠传输，并提供数据分段及路由机制；同时负责邮件路由过程；其默认配置为TCP协议中的第25号端口

POP3邮局协议版本3：用于邮件的接收，默认使用tcp的110端口

Telnet 协议：一种基于字符模式的终端服务系统，在此系统下用户可通过网络连接到 远程主机 或者 网络设备 并对之执行操作；其中默认采用 TCP 协议中的 23 号端口作为默认连接通道。

ssh安全的远程登陆协议，默认使用tcp的22端口ssh

DNS系统负责将域名与对应的IP地址进行双向映射，默认在TCP 53和UDP 53端口间建立连接。例如www.baidu.com作为一个IP地址，在此系统中被映射为其对应的域名 IP 地址 DNS UDP TCP协议中的一部分，则用于实现该功能的程序运行状态为正在处理的任务，并涉及DNS UDP及TCP协议的交互

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DHCP（动态主机配置协议）主要作为局域网中的网络协议存在。当客户端连接到服务器时，就会自动获得服务器分配的IP地址及子网掩码，并且默认使用UDP协议的67和68号端口进行通信。

DHCP（动态主机配置协议）主要作为局域网中的网络协议存在。当客户端连接到服务器时就会自动获得服务器分配的IP地址及子网掩码并且默认使用UDP协议的67和68端口进行通信

4.思维导图