玄子Share-计算机网络参考模型
分层思想
利用七层参考模型，便于在网络通信过程中，快速的分析问题，定位问题并解决问题
将复杂的流程分解为几个功能相对单一的子过程
整个流程更加清晰，复杂问题简单化
更容易发现问题并针对性的解决问题
计算机网络介绍
计算机网络是指一组计算机或网络设备通过有线或者无线连接起来，按照一定的规则，进行通信的集合
覆盖范围分类
- 广域网（WAN）：覆盖范围是国家之间
- 城域网（MAN）：覆盖范围是城市之间
- 局域网（LAN）：覆盖范围是家庭、公司或校园内的网络
应用范围分类
- 公用网（电信、联通、移动）
- 专用网（校园网、企业网）
OSI 七层参考模型
国际标准化组织（ISO）1984年颁布了开放系统互连（OSI）参考模型，一个开放式体系结构，将网络分为七层
| 分层 | 功能 | 交换单元 |
|---|---|---|
| 应用层 | 网络服务与最终用户的一个接口 | APDU |
| 表示层 | 数据的表示、安全、压缩 | PPDU |
| 会话层 | 建立、管理、中止会话 | SPDU |
| 传输层 | 定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验 | 报文（数据段，Segment） |
| 网络层 | 进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择 | 分组（数据包，Packet） |
| 数据链路层 | 建立逻辑连接，进行硬件地址寻址，差错校验等功能 | 数据帧（Frame） |
| 物理层 | 建立、维护、断开物理连接 | 比特流（Bit） |
物理层
物理层（Physical Layer）的主要功能是完成相邻节点之间原始比特流的传输
- 用于建立、断开、维护物理连接
- 以比特流的方式进行数据传输，传输信号使用0和1表示
- 可以数据双向传输（收发数据可以同时进行，即数据的双向传输）
- 对应设备：网卡
数据链路层
数据链路层（Data Link Layer）负责将上层数据封装成固定格式的帧
- 把传输的数据帧进行封装和解封装，数据链路层传输的数据称为数据帧
- 数据帧封装的地址：源MAC地址、目标MAC地址
- 数据校验功能
- 对应设备：交换机
网络层
网络层（Network Layer）的主要功能是实现数据从源端到目的端的传输
- 把传输的数据包进行封装和解封装，网络层传输的数据称为数据包
- 数据包的地址：源IP地址、目标IP地址
- 根据包头字段中的地址进行选路（路由器中的路由表进行数据包的转发）
- 对应设备：路由器
传输层
传输层（Transport Layer）的主要功能是实现网络中不同主机上用户进程之间的数据通信
- 实现用户进程间通信，如：在计算机上安装QQ进程
- 承上启下，呈上：对应的会话层或应用层，启下：对应的网络层
- 对应设备：防火墙
会话层
会话层（Session Layer）允许不同机器上的用户之间建立会话关系
- 建立用户间的会话关系
- 对应设备：计算机/应用程序
表示层
表示层（Presentation Layer）用于完成某些特定功能，对这些功能人们常常希望找到普遍的解决方法，而不必由每个用户自己来实现
- 定义传输数据的标准格式（语法和语义）
- 对传输的数据进行压缩解压缩、加密解密、编码解码
- 对应设备：计算机/应用程序
应用层
联网的目的在于支持运行于不同计算机上的进程之间的通信，而这些进程则是为用户完成不同任务而设计的
- 提供与用户的接口（定义两端使用统一程序接口）
- 对应设备：计算机/应用程序
OSI 每层的名称及作用
- 物理层：通过网卡，网线完成比特流传输
- 数据链路层：将上层数据封装成固定的帧格式（MAC地址头部）
- 网络层：将数据包从源地址准确无误的转发到目的地址
- 传输层：实现数据网路中不同主机上用户进程之间的数据通信
- 会话层：建立用户之间的会话连接，以便于数据的传输
- 表示层：在传输数据时，实现对数据的加密解密，压缩解压等功能
- 应用层：发送方与接收方在不同的计算机上通过进程实现数据的传输
TCP/IP 五层模型
OSI 与 TCP/IP
OSI 七层参考模型，是一种理论参考模型，也称为
经典模型实际应用中，采用是 TCP/IP 五层模型，即把会话层、表示层、应用层合并为一层
应用层OSI 七层参考模型是由 TCP/IP 五层模型演进而来的
TCP/IP 协议族的组成
| 分层 | 协议 |
|---|---|
| 应用层 | HTTP，FTP，TFTP，SMTP，SNMP，DNS |
| 传输层 | TCP，UDP |
| 网络层 | ICMP，IGMP，IP，ARP，RARP |
| 数据链路层，物理层 | 由底层网络定义的协议 |
TCP/IP 每层对应的协议
网络层
- IP（网际协议）
- ARP（地址解析协议）
- RARP（逆地址解析协议）
- ICMP（网际控制报文协议）
- IGMP（网际组管理协议）
传输层
- TCP（传输控制协议）
- UDP（数据报文协议）
应用层
- HTTP（超文本传输协议）
- HTTPS（安全的超文本传输协议）
- FTP（文件传输协议）
- SMTP（简单邮件传输协议）
- DNS（域名解析协议）
TCP/IP 五层模型每层对应的设备
- 物理层：网卡，网线
- 数据链路层：交换机
- 网络层：路由器
- 传输层：防火墙
- 应用层：计算机应用程序
TCP/IP 封装与解封装的过程
发送方到接收方：数据封装过程从高到低
- 应用层：上层数据
- 传输层：TCP头部+上层数据
- 网络层：IP头部+TCP头部+上层数据
- 数据链路层：MAC头部+IP头部+TCP头部+上层数据
- 物理层：转换为比特流通过网卡在网线中传输到接收方
接收方到发送方：数据解封过程从低到高
- 物理层：通过网卡网线接收发送方数据
- 数据链路层：去掉 MAC 头部：IP 头部+TCP 头部+上层数据
- 网络层：去掉 IP 头部：TCP 头部+上层数据
- 传输层：去掉：TCP 头部：上层数据
- 应用层：还原成上层数据，通过计算机应用程序接收
TCP 与 UDP 两种协议的区别
- 应用场景
- TCP协议：应用于外部网络，即
Internet 互联网，主要应用于大型网络服务，如Web服务，数据服务，邮件服务 - UDP协议：应用于内部网络，即
公司网络，主要用于及时通信软件
- TCP协议：应用于外部网络，即
- 安全性
- TCP协议：通过三次握手，四次挥手，以确保数据传输的安全
- UDP协议：在数据传输过程中，不进行数据安全的校验，所以数据传输过程中安全性低
- 传输效率
- TCP协议：传输数据慢，效率较低
- UDP协议：传输数据快，效率高
TCP/IP 每层对应的交换单元
- 应用层：上层数据
- 传输层：数据段
- 网络层：数据包
- 数据链路层：数据帧
- 物理层：比特流
玄子Share-计算机网络参考模型 2024-02-25