ISO／OSI七层模型理解

ISO／OSI七层模型理解

2024-12-26 09:48

资料一

ISO/OSI模型

资料二：各层简介

第一层：物理层（PhysicalLayer)，

第二层：数据链路层（DataLinkLayer):

第三层：网络层(Network layer)

第四层：处理信息的传输层(Transport layer)。

第五层：会话层(Session layer)

第六层：表示层(Presentation layer)

第七层：应用层(Application layer)，

资料三：各层应用

物理层

数据链路层

网络层

传输层

会话层

表示层

应用层

资料四：TCP/IP协议组-工作过程

规定通信设备的机械的、电气的、功能的和规程的特性，用以建立、维护和拆除物理链路连接。具体地讲，机械特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等；电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率距离限制等；功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义，即定义了DTE和DCE之间各个线路的功能；规程特性定义了利用信号线进行bit流传输的一组操作规程，是指在物理连接的建立、维护、交换信息时，DTE和DCE双方在各电路上的动作系列。在这一层，数据的单位称为比特（bit）。属于物理层定义的典型规范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。

在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧（Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。　
　　数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。
　　在这一层，数据的单位称为帧（frame）。
　　数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。

在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点，确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。
　　如果你在谈论一个IP地址，那么你是在处理第3层的问题，这是“数据包”问题，而不是第2层的“帧”。IP是第3层问题的一部分，此外还有一些路由协议和地址解析协议（ARP）。有关路由的一切事情都在第3层处理。地址解析和路由是3层的重要目的。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。
　　在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。
　　网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。

第4层的数据单元也称作数据包（packets）。但是，当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法，TCP的数据单元称为段（segments）而UDP协议的数据单元称为“数据报（datagrams）”。这个层负责获取全部信息，因此，它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。第4层为上层提供端到端（最终用户到最终用户）的透明的、可靠的数据传输服务。所谓透明的传输是指在通信过程中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。

这一层也可以称为会晤层或对话层，在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报文。会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。

这一层主要解决用户信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩，加密和解密等工作都由表示层负责。例如图像格式的显示，就是由位于表示层的协议来支持。

应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。通过 OSI 层，信息可以从一台计算机的软件应用程序传输到另一台的应用程序上。例如，计算机 A 上的应用程序要将信息发送到计算机 B 的应用程序，则计算机 A 中的应用程序需要将信息先发送到其应用层（第七层），然后此层将信息发送到表示层（第六层），表示层将数据转送到会话层（第五层），如此继续，直至物理层（第一层）。在物理层，数据被放置在物理网络媒介中并被发送至计算机 B 。计算机 B 的物理层接收来自物理媒介的数据，然后将信息向上发送至数据链路层（第二层），数据链路层再转送给网络层，依次继续直到信息到达计算机 B 的应用层。最后，计算机 B 的应用层再将信息传送给应用程序接收端，从而完成通信过程。下面图示说明了这一过程。

想要让两台PC进行通信，必须使用相同的信息交换规则，我们把计算机网络中用于规定信息的格式，以及如何发送和接受信息的一套规则称谓网络协议或者通信协议

我们为了减少网络设计的复杂，人们按功能将计算机网络划分为多个不同功能的层。
网络体系结构就是网络中分层模型及各层功能的精确定义，其中一个重要的网络体系结构就是ISO/OSI参考模型。

它是由国际标准化组织（ISO），电器和电子工程师协会（IEEE），国际电信联盟（ITU）等组织提出的参考模型(OSI)

ISO：国际标准化组织
OSI：开放系统互连模型
ISO：苹果操作系统

分层之后，每层功能都是固定的，一旦数据出了问题，或者修改相关的功能文件，就只需针对那一层即可。
上三层是对用户进行服务的，下四层是对实际数据传递提供服务。

应用层   网络服务与最终用户的一个接口
表示层   数据的表现形式、特定功能的实现如：加密、压缩
会话层   对应用会话的管理、同步
传输层   可靠与不可靠的传输、传输前的错误检测、流控
网络层   提供逻辑地址、选路
数据链路层   成帧、用MAC地址访问媒介、错误检测与修正
物理层   设备之间的比特流的传输、物理接口、电气特性等

完成相邻节点的比特流之间的传输。
物理层主要设备: 中继器、集线器。

中继器（Repeater）
双绞线的有效传输距离是100米，超过100米后就会数据衰减，难以保证数据的准确性。因此需要中继器
中继器的作用：对信号进行放大，保持于原数据的相同。

集线器（Hub）
相当于多个端口的中继器，内部构造是总线型的共享带宽的方式

冲突域：当两个比特流在同一介质上同时传输就是产设冲突
冲突域是指发送数据给一个单一目标（单播）所影响的范围

广播域：发送数据给一个不明确的目标所影响的范围

只有一个广播域和一个冲突域

广播式发送数据的不足：
1.易被截取数据包，不安全
2.会造成网络拥堵现象，降低网络执行效率

IEEE 802.2
Ethernet v.2
Internetwork

功能：
1.完成网络之间相邻节点的可靠传输。
2.物理层传输的是比特流，数据链路层传输的是帧。
3.数据链路层是通过MAC地址负责主机之间的数据的可靠传输。

主要设备：
1.网卡（NIC - Network Interface Card）
2.网桥（Bridge）
3.交换机（Switch）

网卡:也叫网络适配器，是连接计算机与网络之间的硬件设备
功能：整理数据，并且将数据分解成适当大小的数据包后向网络上发送出去

查看本机MAC地址： ifconfig /all

MAC地址用十六进制表示，占用48个比特，前24个比特表示生产厂商，后24个比特表示设备编号。 8个比特是一位，一共6位，共48比特

网桥：1，将两个LAN连接在一起，并且按MAC地址转发。2，分割冲突域

交换机
工作过程：根据源MAC地址学习，目标MAC地址转发

交换机三种转发方式：
1.对已知单播帧，只往对应端口转发
2.对未知的单播帧，即交换机还没有学到的目的MAC地址，会进行广播（发往出接受端口以外的所有接口）
3.对广播帧或者组播帧进行广播

通过1.1 ping 1.2 可以看到交换机学习到了两个pc的MAC地址。
DYNAMIC 动态

交换机有几个端口就有几个冲突域，且只有一个广播域

交换机的分类;
1.传统两层交换机
和集线器比，多了MAC地址表功能，属于数据链路层，有一个广播域和多个冲突域
2.VLAN型交换机
可以网管的交换机，多了VLAN功能，属于数据链路层，有多个广播域和多个冲突域
3.三层交换机
VLAN型交换机+路由器，是属于网络层的设备，出于安全考虑，实际工程使用三层交换机为多

MPLS   多协议标签交换协议
XTP   压缩传输协议
DCAP   数据转换客户访问协议
SLE   串行连接封装协议
IPinIP   IP套IP封装协议
PPTP   点对点隧道协议
L2F   第二层转发协议
L2TP   第二层隧道协议
ATMP   接入隧道管理协议
Cisco   协议
CDP   思科发现协议
CGMP   思科组管理协议
ARP   地址解析协议
RAR   逆向地址解析协议
.   隧道协议
.   地址解析协议

主要功能是完成网络中主机间的报文传输

网络层涉及的协议有 IP,IPX等，网络层的设备必须能识别出网络层的地址(ip地址)，如路由器，三层交换机等都可以根据IP地址做出路径的选择。

路由器是一种连接多个网络或网段的设备，它能将不同网络或网段之间的数据进行“翻译”，他是应用于不同网段或者不同网络之间的设备。

路由器之所以可以进行“翻译”，因为它已经不是一个纯硬件设备，而是一个支持相当丰富的路由协议的软件和应将结合的设备，它支持RIP,OSPF,EIGRP等，这些协议都是用来连接不同网段或网络的。
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从局域网接入广域网，使用路由器是最普遍的方式
优点：
1.各互联的子网保持个子网的独立性，每个子网可以采用不同的拓扑结构，传输介质和网络协议，网络结构层次分明。
2.它可以完全屏蔽公司内部网络，有些路由器还集成了入侵防御和防火墙功能

IP/IPv6   互联网协议/互联网协议第六版
ICMPv6   互联网控制信息协议第六版
ICMP   互联网控制信息协议
IGMP   互联网组管理协议
SLIP   串行线路IP协议
AH   认证头协议
ESP   安装封装有效载荷协议
EGP   外部网关协议
OSPF   开放最短路径优先协议
IGRP   内部网关路由协议
NHRP   下一跳解析协议
IE-IRGP   增强内部网关路由选择协议
RIPng for IPv6   IPv6路由信息协议
GGP   网关到网关协议
VRRP   虚拟路由器冗余协议
PGM   实际通用组播协议
RSVP   资源预留协议
PIM-DM   密集模式独立组播协议
DVMRP   距离矢量组播路由协议
RIP2   路由信息协议第二版
PIM-SM   稀疏模式独立组播协议
MOSPF   组播开放最短路径优先协议
.   安全协议
.   路由协议

传输层是整个网络的关键部分，它是实现两个用户进程间端到端的可靠通信，处理数据包的错误，数据博得次序，以及一些其他关键传输问题。
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主要功能：建立，维护和拆除传输层的连接，向网络层提供合适的服务。
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TCP（Transmission control protocol 传输控制协议）
UDP（User Datagram Protocol 用户数据报协议）
它们涉及服务使用的端口号，主机根据端口号识别服务，区分会话。
区分会话：源ip ，源端口号，目标ip ，目标端口号，四者共同唯一标识一个会话

netstat 【空格】 -n
可以获取其他应用使用的端口号和ip等
1
2
XOT ----------基于tcp之上的X协议
Van Jacobson ----压缩TCP协议
ISO-DE ISO 开发环境-------->NetBISO
TALI 传输适配层接口协议
DSI、NetBIOS、IP NeTBIOS、ISO-TP SSP、SMB、MSRPC
UDP-----用户数据报协议
RUDP------可靠的用户数据报协议
Mobile IP ------移动IP协议

会话层提供的服务可使应用建立和维持会话，并能使会话获得同步。

SSL -------安全套接字层协议
TLS------传输层安全协议
DAP-------目录访问协议
LDAP------轻量级目录访问协议
RPC------远程过程调用协议

它的主要作用之一是为异种机通信提供一种公共语言，以便能进行互操作

DECnet NSP
LPP -------轻量级表示协议
NBSSN NetBIOS------会话服务协议
XDP--------外部数据表示协议
IPX

HTTP -------超文本传输协议使用TCP 80端口
FTP --------文件传输协议
SMTP------ 简单邮件传输协议使用TCP 25端口
TELNET -------TCP/IP终端仿真协议
POP3 ------邮局协议第三版 TCP的110端口，用于收邮件
Finger------ 用户信息协议
NNTP------ 网络新闻传输协议
IMAP4------- 因特网信息访问协议第四版
LPR --------UNIX 远程打印协议
Rwho ------UNIX 远程 Who协议
Rexec -------UNIX远程执行协议
Login------- UNIX 远程登陆协议
RSH------ UNIX 远程Shell协议
NTF HP------网络文件传输协议
RDA HP------ 远程数据库访问协议
VT ------虚拟终端仿真协议
RFA HP -------远程文件访问协议
RPC Remote Process Comm.
S-HTTP --------安全超文本传输协议
GDP-------网关发现协议
X-Window
CMOT -------基于TCP/IP的CMIP协议
SOCKS -------安全套接字协议
FANP------流属性通知协议
SLP-------服务定位协议
MSN--------微软网络服务
Radius------- 远程用户拨号认证服务协议
DNS------ 域名系统
NFS-------网络文件系统协议
NIS -------SUN 网络信息系统协议
R-STAT -----SUN远程状态协议
NSM --------SUN 网络状态监测协议
PMAP -------SUN 端口映射协议
Mount
LPR ---------UNIX远程打印协议

常用UDP协议的应用层服务
BOOTP--------引导协议
DHCP-------动态主机配套协议
NTP--------网络时间协议
TFTP-------简单文件传输协议
SNMP--------简单网络管理协议

参考链接：https://blog.csdn.net/Zenian_dada/article/details/89340125

参考：TCP/IP协议组——完整工作过程分析_cccrush的博客-CSDN博客_tcp/ip协议https://blog.csdn.net/weixin_42621338/article/details/87354737

TCP/IP 是不同的通信协议的大集合。

协议族

TCP/IP 是基于 TCP 和 IP 这两个最初的协议之上的不同的通信协议的大集合。

TCP - 传输控制协议

TCP 用于从应用程序到网络的数据传输控制。

TCP 负责在数据传送之前将它们分割为 IP 包，然后在它们到达的时候将它们重组。

IP - 网际协议（Internet Protocol）

IP 负责计算机之间的通信。

IP 负责在因特网上发送和接收数据包。

HTTP - 超文本传输协议(Hyper Text Transfer Protocol)

HTTP 负责 web 服务器与 web 浏览器之间的通信。

HTTP 用于从 web 客户端（浏览器）向 web 服务器发送请求，并从 web 服务器向 web 客户端返回内容（网页）。

HTTPS - 安全的 HTTP（HTTP Secure）

HTTPS 负责在 web 服务器和 web 浏览器之间的安全通信。

作为有代表性的应用，HTTPS 会用于处理信用卡交易和其他的敏感数据。

SSL - 安全套接字层（Secure Sockets Layer）

SSL 协议用于为安全数据传输加密数据。

SMTP - 简易邮件传输协议（Simple Mail Transfer Protocol）

SMTP 用于电子邮件的传输。

MIME - 多用途因特网邮件扩展（Multi-purpose Internet Mail Extensions）

MIME 协议使 SMTP 有能力通过 TCP/IP 网络传输多媒体文件，包括声音、视频和二进制数据。

IMAP - 因特网消息访问协议（Internet Message Access Protocol）

IMAP 用于存储和取回电子邮件。

POP - 邮局协议（Post Office Protocol）

POP 用于从电子邮件服务器向个人电脑下载电子邮件。

FTP - 文件传输协议（File Transfer Protocol）

FTP 负责计算机之间的文件传输。

NTP - 网络时间协议（Network Time Protocol）

NTP 用于在计算机之间同步时间（钟）。

DHCP - 动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol）

DHCP 用于向网络中的计算机分配动态 IP 地址。

SNMP - 简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol）

SNMP 用于计算机网络的管理。

LDAP - 轻量级的目录访问协议（Lightweight Directory Access Protocol）

LDAP 用于从因特网搜集关于用户和电子邮件地址的信息。

ICMP - 因特网消息控制协议（Internet Control Message Protocol）

ICMP 负责网络中的错误处理。

ARP - 地址解析协议（Address Resolution Protocol）

ARP - 用于通过 IP 来查找基于 IP 地址的计算机网卡的硬件地址。

RARP - 反向地址转换协议（Reverse Address Resolution Protocol）

RARP 用于通过 IP 查找基于硬件地址的计算机网卡的 IP 地址。

BOOTP - 自举协议（Boot Protocol）

BOOTP 用于从网络启动计算机。

PPTP - 点对点隧道协议（Point to Point Tunneling Protocol）