OSI与TCP/IP各层的结构与功能,都有哪些协议

在实际的开发中,网络编程占据很大一部分。从基本的应用与服务之间的数据传输,到性能优化;在从那些代理应用,路由跟踪,到匿名网络。无不应用到网络中的各种知识。掌握基本的网络支持,很有必要。

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OSI模型

OSI模型分为7层,从下到上分别是:物理层、数据链路层、网路层、传输层、会话层、表示层、应用层。

下面介绍一下这七层的功能。

第一层:物理层

物理层(Physical Layer)在局域网上传送帧,它负责管理电脑和网络媒体之间的通信。(硬件)包括针脚、电压、线缆规范、集线器、中继器、网卡、主机适配器等。

第二层:数据链路层

数据链路层(Data Link Layer)负责网络寻址、错误侦测和改错。当表头和表尾被加至数据包时,会形成帧。数据链表头(DLH)是包含了物理地址和错误侦测及改错的方法。数据链表尾(DLT)是一串指示数据包末端的字符串。例如以太网、无线局域网(Wi-Fi)和通用分组无线服务(GPRS)等。 分为两个子层:逻辑链路控制(logic link control,LLC)子层和介质访问控制(media access control,MAC)子层。

第三层:网络层

网络层(Network Layer)决定数据的路径选择和转寄,将网络表头(NH)加至数据包,以形成分组。网络表头包含了网络数据。例如:互联网协议(IP)等。

第四层:传输层

传输层(Transport Layer)把传输表头(TH)加至数据以形成数据包。传输表头包含了所使用的协议等发送信息。例如:传输控制协议(TCP)等。

第五层:会话层

会话层(Session Layer)负责在数据传输中设置和维护电脑网络中两台电脑之间的通信连接。

第六层:表示层

表示层(Presentation Layer)把数据转换为能与接收者的系统格式兼容并适合传输的格式。

第七层:应用层

应用层(Application Layer)提供为应用软件而设的界面,以设置与另一应用软件之间的通信。例如: HTTP,HTTPS,FTP,TELNET,SSH,SMTP,POP3等。

信息传输的过程示意图

TCP/IP 传输协议

先看一下示意图

从上到下,一共四层。分别是:网络接口层;网际层,传输层,应用层。

第一层:网路接口层

网络接口层实际上并不是因特网协议组中的一部分,但是它是数据包从一个设备的网络层传输到另外一个设备的网络层的方法。这个过程能够在网卡的软件驱动程序中控制,也可以在韧体或者专用芯片中控制。这将完成如添加报头准备发送、通过实体媒介实际发送这样一些数据链路功能。另一端,链路层将完成数据帧接收、去除报头并且将接收到的包传到网络层。 然而,链路层并不经常这样简单。它也可能是一个虚拟专有网络(VPN)或者隧道,在这里从网络层来的包使用隧道协议和其他(或者同样的)协议组发送而不是发送到实体的接口上。VPN和隧道通常预先建好,并且它们有一些直接发送到实体接口所没有的特殊特点(例如,它可以加密经过它的数据)。由于现在链路“层”是一个完整的网络,这种协议组的递归使用可能引起混淆。但是它是一个实现常见复杂功能的一个优秀方法。(尽管需要注意预防一个已经封装并且经隧道发送下去的数据包进行再次地封装和发送)。

第二层:网际层

TCP/IP协议族中的网络互连层(internet layer)在OSI模型中叫做网络层(network layer)。 CMP和IGMP分别是1和2。一些IP承载的协议,如ICMP(用来发送关于IP发送的诊断信息)和IGMP(用来管理多播数据),它们位于IP层之上但是完成网络层的功能,这表明因特网和OSI模型之间的不兼容性。所有的路由协议,如BGP、OSPF、和RIP实际上也是网络层的一部分,尽管它们似乎应该属于更高的协议栈。

第三层:传输层 传输层的协议,能够解决诸如端到端可靠性(“数据是否已经到达目的地?”)和保证数据按照正确的顺序到达这样的问题。在TCP/IP协议组中,传输协议也包括所给数据应该送给哪个应用程序。

第四层:应用层 在传输层,应用程序最常用的是TCP或者UDP,并且服务器应用程序经常与一个公开的端口号相联系。服务器应用程序的端口由互联网号码分配局(IANA)正式地分配,但是现今一些新协议的开发者经常选择它们自己的端口号。由于在同一个系统上很少超过少数几个的服务器应用,端口冲突引起的问题很少。应用软件通常也允许用户强制性地指定端口号作为运行参数。

这是我拍的书上的TCP/IP 协议全景图。出自UNIX网络编程卷一

TCP/IP 协议的概念介绍完成。

原文发布于微信公众号 - 数据库SQL(SQLdba)

原文发表时间:2018-01-18

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