OSI模型、TCP/IP模型、数据封装与解封装-----网络通信原理

OSI模型、TCP/IP模型、数据封装与解封装

OSI模型

OSI模型
开放式系统互连参考模型(Open system interconnection Reference Model,缩写OSI),由国际标准化组织(International Standard Organization ,ISO)与1984年提出的一个试图使在世界范围内的各个计算机互联的网络标准参考模型


OSI模型的由来

在网络发展的过程中,每个国家和地区都独立的发展自己的网络,但是在实现网络互联的时候,发现由于各自的网络标准不同,导致无法互联
为了解决标准不统一的问题,实现网络的互联,国际标准化组织(ISO)为网络通信领域制造了一个标准:OSI(开放式系统互连参考模型)
建议:业界的厂商在开发任何软件的时候都遵循统一的标准,从而实现各个国家和地区的网络互联。


OSI七层模型

osi本质就是一系列协议集合,人们根据各个协议功能和分工不同将其划分为七层模型
七层为:物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层
OSI七层模型的名称、作用、协议
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TCP/IP模型

OSI模型仅仅是ISO提出的一个参考标准,实际在网络中使用更多的是TCP/IP模型,但是实现的功能是相同的。
TCP/IP五层模型:应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层
TCP/IP五层模型就是将OSI七层模型中的上三层,应用层、表示层和会话层合并为应用层。
TCP/IP四层模型:应用层、传输层、网络层、网络接口层
TCP/IP四层模型则是将五层模型层中的数据链路层和物理层结合成网络接口层。

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TCP/IP本质上是一系列协议的集合,所以严格的称呼应该是TCP/IP协议族。

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在物理层和数据链路层
TCP/IP并未定义任何特定协议,它支持所有标准的和专用的协议。比如广泛使用的以太网协议。
网络层
IP协议:互联网协议,定义了网络层地址
ICMP协议:网络控制消息协议,用于测试网络连通性以及对网络故障的排查。
ARP协议:地址解析协议,把IP地址解析为MAC地址,实现数据转发
OSPF协议:开放式最短路径有线协议(动态路由协议),学习其它路由网段,实现不同网段的互通。
传输层
TCP:传输控制协议,面向连接的可靠协议。但传输速度慢。
UDP:用户数据报协议,面向非连接的不可靠协议,但传输速度快。
应用层
HTTP:超文本传输协议,端口TCP 80
FTP:文件传输协议,端口TCP 20、21
TFTP:简单文件传输协议,端口UDP 69
DHCP:动态主机配置协议,端口UDP 67、68

数据通信流程

设备之间的通信,指的是设备之间能够互相传输数据。
设备之间的数据传输,一定是双向的,每个方向都可以分为三个阶段

  • 产生数据,也称为数据封装
  • 传输数据,也称为网络传输
  • 接收数据,也称为数据解封装
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数据封装过程

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  • 应用层:各种应用软件说产生的数据被翻译成网络通用语言—二进制编码数据,数据传输是双向的,在传输过程中双方会建立数据通信会话,在传输未完成之前维护数据通信通道,传输完成后终止会话。
  • 传输层:在传输层传输的过程中,来自上层的数据会被分割成数据段,在选择数据传输的方式之后,会为每个数据段装上TCP报文头部。TCP报文头部就包含源端口号和目标端口号,本质传输层提供的是端到端的连接
  • 网络层:在网络层传输的过程中,来自上层的数据段会被封装上新的报文头部—IP头部组成新的数据包,IP头部包含了源IP地址和目标IP地址。网络层主要完成的是实现不同网段的互通
  • 数据链路层:将网络层传递的数据封装成帧,在其前部装上一个MAC头部,其内部存在一个关键字段—MAC地址,由48位二进制数组成,尾部装上一个帧校验序列
  • 物理层:将二进制数字组成的比特流转换为电信号在网络中传输

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数据的解封装
数据的解封装就是在每一层拆去对应的头部或尾部。
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