OSI模型——TCP/IP网络7层协议的理解

OSI模型，即开放式通信系统互联参考模型(Open System Interconnection,OSI/RM,Open Systems Interconnection Reference Model)，是国际标准化组织(ISO)提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架，简称OSI。

0SI／RM协议是由IS0(国际标准化组织)制定的，它有三个基本的功能：提供给开发者一个必须的、通用的概念以便开发完善、可以用来解释连接不同系统的框架。

分层名 分层号 描述 比喻
应用层Application Layer (台湾翻：应用层) 7 用户的应用程序和网络之间的接口 老板
表示层Presentation Layer (台湾：展现层) 6 协商数据交换格式 相当公司中简报老板、替老板写信的助理
会话层Session Layer (台湾：会谈层) 5 允许用户使用简单易记的名称建立连接 相当于公司中收寄信、写信封与拆信封的秘书
传输层Transport Layer (台湾：传输层) 4 提供终端到终端的可靠连接 相当于公司中跑邮局的送信职员
网络层Network Layer (台湾：网络层) 3 使用权数据路由经过大型网络 相当于邮局中的排序工人
数据链路层Data Link Layer (台湾：资料链结层) 2 决定访问网络介质的方式 相当于邮局中的装拆箱工人
物理层Physical Layer (台湾：实体层) 1 将数据转换为可通过物理介质传送的电子信号 相当于邮局中的搬运工人

网络协议是网络上所有设备之间通信规则的集合 他定义了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义 大多数网络协议都采用分层体系结 每一层都建立在他的下层之上 向他的上一层提供服务 而把如何实现这一服务的细节对上层加以屏蔽 一台设备上的第N层与另一台设备上的第N层进行通信的规则就是第N曾协议 在网络上的个层之间中存在着许多协议 接受方和发送方同层的协议必须一致否则一方就无法识别另一方发出的信息,网络协议使网络上的设备各种设备能相互交换信息.
常用的协议有:TCP/IP协议 IPX/SPX歇息等等 在局域网中常用的IPX/SPX协议 而访问INTERNET 就必须添加TCP/IP协议
TCP/IP协议是传输控制协议/互联网络协议 他规范了网络上所有设备的通信 尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式.

在网络的各层中还存在着许多协议 下面列出部分网络协议规范:
ARP 地址解析协议
SNMP 网络管理协议
BOOTP 让无盘站从一个中心服务器上获得IP地址
DHCP 动态主机配置协议

下面介绍网络7层协议在WINDOWS的实现:

7层协议 WIN系统
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7 应用层 7 应用程序
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6 表示层 6 WINSOCK API(DLL)
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5 会话层 5 SPI(DLL)
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4 传输层 4 TDI(VXD SYS)
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3 网络层 3 NDIS(VXD SYS)
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2 数据链路层 2 网卡驱动程序(VXD SYS)
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1 物理层 1 网卡
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TCP协议

应用程序协议 HTTP FTP TELNET
传输协议 TCP UDP
网际协议 IP
物理层协议 网卡

IP协议保证数据的传输 TCP协议保证数据传输的质量
TCP/IP协议基于四层结构:应用层 传输层 网络层 接口层 数据在传输时每通过一层就要在数据上加个头 其中的数据供接受端同层使用 在
接收端 每经过一层就把头去掉 来保证传输数据格式的一致

TCP头部结构:
16位源端口号 16位目的端口号
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32位序列号
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32位确认号
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4位首部长度+6位保留字 6位标志 16位窗口大小
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16位效验和 16位紧急数据偏移量
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数据段
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IP头部结构:
4位IP版本号 4位首部长度 8位服务类型 16位总长度
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16位标示 3位标志和偏移
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8位生存时间 8位协议 16位IP首部效验和
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32位源IP地址
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32位目的IP地址
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TCP头和数据

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物理层：

物理层（physical layer）的主要功能是完成相邻结点之间原始比特流传输。物理层协议关心的典型问题是使用什么样的物理信号来表示数据0和1。1位持续的时间多长。数据传输是否可同时在两个方向上进行。最初的廉洁如何建立以及完成通信后连接如何终止。物理接口（插头和插座）有多少针以及各针的作用。物理层的设计主要涉及物理层接口的机械、电气、功能和过电特性，以及物理层接口连接的传输介质等问题。物理层的实际还涉及到通信工程领域内的一些问题。

数据链路层：

数据链路层（data link layer）的主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传输。数据链路层完成的是网络中相邻结点之间可靠的数据通信。为了保证书觉得可靠传输，发送出的数据针，并按顺序传送个针。由于物理线路不可靠，因此发送方发出的数据针有可能在线路上出错或丢失，从而导致接受方无法正确接收数据。为了保证能让接收方对接收到的数据进行正确的判断，发送方位每个数据块计算出CRC（循环冗余检验）并加入到针中，这样接收方就可以通过重新计算CRC来判断接收到的数据是否正确。一旦接收方发现接收到的数据有错误，则发送方必须重新传送这一数据。然而，相同的数据多次传送也可能是接收方收到重复的数据。
数据链路层要解决的另一个问题是防止高速发送方的数据把低速接收方“淹没”。因此需要某种信息流量控制机制使发送方得知接收方当前还有多少缓存空间。为了控制的方便，流量控制常常和差错处理一同实现。
在广域网中，数据链路层负责主机IMP、IMP-IMP之间数据的可靠传送。在局域网中，数据链路层负责制及之间数据的可靠传输。

网络层：

网络层（network layer）的主要功能是完成网络中主机间的报文传输，其关键问题之一是使用数据链路层的服务将每个报文从源端传输到目的端。在广域网中，这包括产生从源端到目的端的路由，并要求这条路径经过尽可能少的IMP。如果在子网中同时出现过多的报文，子网就可能形成拥塞，因为必须加以避免这种情况的出现。
当报文不得不跨越两个或多个网络时，又会带来很多新问题。比
在单个局域网中，网络层是冗余的，因为报文是直接从一台计算机传送到另一台计算机的，因此网络层所要做的工作很少。

传输层：

传输层（transport layer）的主要功能是实现网络中不同主机上的用户进程之间可靠的数据通信。
传输层要决定会话层用户（最终对网络用户）提供什么样的服务。最好的传输连接是一条无差错的、按顺序传送数据的管道，即传输层连接时真正的点到点。
由于绝大多数的主机都支持多用户操作，因而机器上有多道程序就意味着将有多条连接进出于这些主机，因此需要以某种方式区别报文属于哪条连接。识别这些连接的信息可以放入传输层的报文头中除了将几个报文流多路复用到一条通道上，传输层还必须管理跨网连接的建立和取消。这就需要某种命名机制，使机器内的进程能够讲明它希望交谈的对象。另外，还需要有一种机制来调节信息流，使高速主机不会过快的向低速主机传送数据。尽管主机之间的流量控制与IMP之间的流量控制不尽相同。

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。会话层循序进行类似的传输层的普通数据的传送，在某某些场合还提供了一些有用的增强型服务。允许用户利用一次会话在远端的分时系统上登陆，或者在两台机器间传递文件。
会话层提供的服务之一是管理对话控制。会话层允许信息同时双向传输，或任一时刻只能单向传输。如果属于后者，类似于物理信道上的半双工模式，会话层将记录此时该轮到哪一方。一种与对话控制有关的服务是令牌管理（token management）。有些协议会保证双方不能同时进行同样的操作，这一点很重要。为了管理这些活动，会话层提供了令牌，令牌可以在会话双方之间移动，只有持有令牌的一方可以执行某种关键性操作。另一种会话层服务是同步。如果在平均每小时出现一次大故障的网络上，两台机器简要进行一次两小时的文件传输，试想会出现什么样的情况呢？每一次传输中途失败后，都不得不重新传送这个文件。当网络再次出现大故障时，可能又会半途而废。为解决这个问题，会话层提供了一种方法，即在数据中插入同步点。每次网络出现故障后，仅仅重传最后一个同步点以后的数据（这个其实就是断点下载的原理）。

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办法，而不必由每个用户自己来实现。表示层以下各层只关心从源端机到目标机到目标机可靠的传送比特流，而表示层关心的是所传送的信息的语法和语义。表示层服务的一个典型例子就是大家一致选定的标准方法对数据进行编码。大多数用户程序之间并非交换随机比特，而是交换诸如人名、日期、货币数量和发票之类的信息。这些对象使用字符串、整型数、浮点数的形式，以及由几种简单类型组成的数据结构来表示的。
在网络上计算机可能采用不同的数据表示，所以需要在数据传输时进行数据格式转换。为了让采用不同数据表示法的计算机之间能够相互通信而且交换数据，就要在通信过程中使用抽象的数据结构来表示所传送的数据。而在机器内部仍然采用各自的标准编码。管理这些抽象数据结构，并在发送方将机器的内部编码转换为适合网上传输的传送语法以及在接收方做相反的转换等噢年工作都是由表示层来完成的。
另外，表示层还涉及数据压缩和解压、数据加密和解米等工作（winrar的那一套）。

应用层：

连网的目的在于支持运行于不同计算机的进程彼此之间的通信，而这些进程则是为用户完成不同人物而设计的。可能的应用是多方面的，不受网络结构的限制。应用层（app;ocation layer）包括大量人们普遍需要的协议。虽然，对于需要通信的不同应用来说，应用层的协议都是必须的。例如：http、ftp、TCP/IP。
由于每个应用有不同的要求，应用层的协议集在OSI模型中并没有定义。但是，有些确定的应用层协议，包括虚拟终端、文件传输、电子邮件等都可以作为标准化的候选