[网络协议]OSI参考模型与TCP/IP模型

来源

1. OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。 一般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互连模型。
2. ISO为了更好的使网络应用更为普及，推出了OSI参考模型。其含义就是推荐所有公司使用这个规范来控制网络。这样所有公司都有相同的规范，就能互联了。

OSI七层模型的划分

1. OSI定义了网络互连的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层），即ISO开放互连系统参考模型。
2. 其中应用层、表示层和会话层可以视为应用层，而剩余层则可视为数据流动层。

各层功能定义

1. 应用层：OSI参考模型中最靠近用户的一层，是为计算机用户提供应用接口，也为用户直接提供各种网络服务。我们常见应用层的网络服务协议有：HTTP，HTTPS，FTP，POP3、SMTP等。需要注意的是应用层并不是应用程序，而是为应用程序提供服务。
2. 表示层： 表示层提供各种用于应用层数据的编码和转换功能,确保一个系统的应用层发送的数据能被另一个系统的应用层识别。如果必要，该层可提供一种标准表示形式，用于将计算机内部的多种数据格式转换成通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也是表示层可提供的转换功能之一。

表示层以下各层主要完成的是从源端到目的端可靠地的数据传送，而表示层更关心的是所传送数据的语法和语义。

3. 会话层： 会话层就是负责建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话。该层的通信由不同设备中的应用程序之间的服务请求和响应组成。
4. 传输层： 传输层建立了主机端到端的链接，传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务，包括处理差错控制和流量控制等问题。该层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。我们通常说的，TCP UDP就是在这一层。端口号既是这里的“端”。
5. 网络层：本层通过IP寻址来建立两个节点之间的连接，为源端的运输层送来的分组，选择合适的路由和交换节点，正确无误地按照地址传送给目的端的运输层。就是通常说的IP层。这一层就是我们经常说的IP协议层。IP协议是Internet的基础。
6. 数据链路层： 数据链路层是在通信实体间建立数据链路联接，传输的基本单位为“帧”，并为网络层提供差错控制和流量控制服务。
   数据链路层又分为2个子层：逻辑链路控制子层（LLC）和介质访问控制子层（MAC）。
   介质访问控制子层的主要任务是规定如何在物理线路上传输帧。逻辑链路控制子层对在同一条网络链路上的设备之间的通信进行管理。
7. 物理层：物理层的主要功能是利用传输介质为数据链路层提供物理联接，负责数据流的物理传输工作。物理层传输的基本单位是比特流，即0和1，也就是最基本的电信号或光信号，是最基本的物理传输特征。
   常用设备有（各种物理设备）集线器、中继器、调制解调器、网线、双绞线、同轴电缆。这些都是物理层的传输介质。

数据封装过程

1. 在OSI参考模型中，当一台主机需要传送用户的数据(DATA)时，数据首先通过应用层的接口进入应用层。在应用层，用户的数据被加上应用层的报头(AH)，形成应用层协议数据单元，然后通过应用层与表示层的接口数据单元，递交到表示层。
2. 表示层并不“关心”应用层的数据格式，而是把整个应用层递交的数据报看成是一个整体进行封装，即加上表示层的报头(PH)，然后递交到会话层。
3. 同样，会话层、传输层、网络层、数据链路层也都要分别给上层递交下来的数据加上自己的报头。它们是会话层报头(SH)、传输层报头(TH)、网络层报头(NH)和数据链路层报头(DH)。其中，数据链路层还要给网络层递交的数据加上数据链路层报尾(DT)形成最终的一帧数据。
4. 当一帧数据通过物理层传送到目标主机的物理层时，该主机的物理层把它递交到数据链路层。数据链路层负责去掉数据帧的帧头部DH和尾部DT(同时还进行数据校验)。如果数据没有出错，则递交到网络层。
5. 同样，网络层、传输层、会话层、表示层、应用层也要做类似的工作。最终，原始数据被递交到目标主机的具体应用程序中。

运作方式

1. 数据由传送端的最上层(通常是指应用程序)产生，由上层往下层传送。每经过一层，都在前端增加一些该层专用的信息，这些信息称为报头，然后才传给下一层，可将加上报头想象为套上一层信封。因此到了最底层时，原本的数据已经套上了七层信封，而后通过网线、电话线、光纤等介质，传送到接收端。
2. 接收端接收到数据后，从最底层向上层传送，每经过一层就拆掉一层信封(即去除该层所认识的报头)，直到最上层，数据便恢复成当初从传送端最上层产生时的原貌。
   如果以网络的术语来说，这种每一层将原始数据加上报头的操作，便是数据的封装，而封装前的原始数据则称为数据承载。在传送端，上层将数据传给下层，下层将上层传过来的数据当成数据承载，再将数据承载封装成新的数据，继续传给更下层去封装，直到最底层为止。

OSI参考模型与TCP/IP模型

OSI七层协议和TCP/IP五层协议对应关系

在每一层都工作着不同的设备，比如我们常用的交换机就工作在数据链路层的，一般的路由器是工作在网络层的。

交换机工作在不同的OSI模型层次，其实质是交换机交换数据包的依据不一样。最常用的二层交换机所用的依据是MAC地址表，而三层交换机的依据是路由表，多层交换机的依据是网络协议或端口号

在每一层实现的协议也各不同，即每一层的服务也不同.

TCP/IP数据传输原理

1. 当应用进程A的数据传送到应用层时，应用层为数据加上本层的控制报头后，将其组织成应用层的数据服务单元，然后向下传输到传输层。
2. 传输层收到该数据单元后，加上本层的控制报头，构成传输层的数据服务单元，该数据服务单元被称为报文(message)。
3. 传输层将报文传送到网络层时，由于网络层数据单元的长度有限制，因此，传输层的长报文将被分为若干个较短的数据段。每个数据段再加上网络层的控制报头，就构成了网络层的数据服务单元，它被称为分组。
4. 网络层的分组传送到数据链路层时，加上数据链路层的控制信息后构成数据链路层的数据服务单元，它被称为帧。
5. 数据链路层的帧传送到物理层后，物理层将以比特流的方式通过传输介质传输出去。当比特流到达目的结点主机B时，再从物理层依层上传，每层对其对应层的控制报头进行处理，将用户数据交给高层，最终将进程A的数据送给主机B的进程B，实现了数据的透明传输。

参考文献：
1.百度百科：OSI参考模型
2.https://www.cnblogs.com/qishui/p/5428938.html