无线专题 osi模型、TCP/IP五层模型、网络编程（一）

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一、OSI介绍

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1、OSI的来源
OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。 一般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互连模型。
ISO为了更好的使网络应用更为普及，推出了OSI参考模型。其含义就是推荐所有公司使用这个规范来控制网络。这样所有公司都有相同的规范，就能互联了。

2、OSI七层模型的划分
OSI模型把网络通信的工作分为7层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。其中，第一层到第三层属于OSI参考模型的低三层，负责创建网络通信连接的链路；第五层到第七层为OSI参考模型的高三层，具体负责端到端的数据通信；第四层负责高低层的连接。

每层完成一定的功能，每层都直接为其上层提供服务，并且所有层次都互相支持，而网络通信则可以自上而下(在发送端)或者自下而上(在接收端)双向进行。当然并不是每一通信都需要经过OSI的全部七层，有的甚至只需要双方对应的某一层即可。物理接口之间的转接，以及中继器与中继器之间的连接就只需在物理层中进行即可；而路由器与路由器之间的连接则只需经过网络层以下的三层即可。

总的来说，双方的通信是在对等层次上进行的，必须在对称层次上进行通信

3、各层介绍

各层的大致功能如图所示，我们来具体解释一下他们的作用：

物理层：物理层是OSI分层结构体系中最重要、最基础的一层，它建立在传输媒介基础上，起建立、维护和取消物理连接作用，实现设备之间的物理接口。物理层只接收和发送一串比特(bit)流，不考虑信息的意义和信息结构。

中间传的是电信号，即010101…这些二进制位。

链路层：在物理层提供比特流服务的基础上，将比特信息封装成数据帧Frame，起到在物理层上建立、撤销、标识逻辑链接和链路复用以及差错校验等功能。通过使用接收系统的硬件地址或物理地址来寻址。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，同时为其上面的网络层提供有效的服务。

这一层的数据帧中就已经包含mac地址（源地址和目标地址都是6字节）。数据链路层的工作方式-----广播。局域网内所有人都会收到广播，然后通过匹配mac地址来确认收发方，不是自己的就丢掉。当不同的局域网内的设备通信时就需要网络层来区分了

网络层：网络层也称通信子网层，是高层协议之间的界面层，用于控制通信子网的操作，是通信子网与资源子网的接口。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。网络层将解封装数据链路层收到的帧，提取数据包，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。

网络层定义了一个IP协议。当一个设备给另外一个局域网内的设备发数据时，它的数据包会交给网关转发，Mac地址及IP地址唯一标识了你在互联网中的位置。

传输层：传输层建立在网络层和会话层之间，实质上它是网络体系结构中高低层之间衔接的一个接口层。用一个寻址机制来标识一个特定的应用程序(端口号)。传输层不仅是一个单独的结构层，它还是整个分层体系协议的核心，没有传输层整个分层协议就没有意义。

核心传输协议：TCP传输和UDP传输。

传输层的由来：网络层的ip帮我们区分子网，以太网层的mac帮我们找到主机，然后大家使用的都是应用程序，你的电脑上可能同时开启qq，暴风影音，等多个应用程序。

会话层：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。

表示层：表示层向上对应用层提供服务，向下接收来自会话层的服务。表示层是为在应用过程之间传送的信息提供表示方法的服务，它关心的只是发出信息的语法与语义。表示层要完成某些特定的功能，主要有不同数据编码格式的转换，提供数据压缩、解压缩服务，对数据进行加密、解密。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：网络应用层是通信用户之间的窗口，为用户提供网络管理、文件传输、事务处理等服务。其中包含了若干个独立的、用户通用的服务协议模块。网络应用层是OSI的最高层，为网络用户之间的通信提供专用的程序。应用层的内容主要取决于用户的各自需要，这一层设计的主要问题是分布数据库、分布计算技术、网络操作系统和分布操作系统、远程文件传输、电子邮件、终端电话及远程作业登录与控制等。至2011年应用层在国际上没有完整的标准，是一个范围很广的研究领域。在OSI的7个层次中，应用层是最复杂的，所包含的应用层协议也最多，有些还在研究和开发之中。

4、通信特点：对等通信
对等通信，为了使数据分组从源传送到目的地，源端OSI模型的每一层都必须与目的端的对等层进行通信，这种通信方式称为对等层通信。在每一层通信过程中，使用本层自己协议进行通信。

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二、TCP/IP五层模型

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TCP/IP五层协议和OSI的七层协议对应关系如下。

在 TCP/IP 协议框架体系的五层网络模型中，每一层负责处理的数据包协议或类型均存在差异：

• 物理层主要负责在物理载体上的数据包传输，如 WiFi，以太网，光纤，电话线等
• 数据链路层主要负责链路层协议解析（主要为以太网帧，其他类型此处暂不考虑）
• 网络层主要负责 IP 协议（包括 IPv4 和 IPv6）解析
• 传输层负责传输层协议解析（主要为 TCP，UDP 等）
• 传输层以上我们均归类为应用层，主要包括各类应用层协议，如我们常用的 HTTP，FTP，SMTP，DNS，DHCP 等。传输层主要为两台主机的应用程序之间提供端到端通信。主要有两个不同用途的传输协议， TCP-传输控制协议， UDP-用户数据报协议。

在 TCP/IP 协议框架体系内，上层协议报文被作为下层协议的数据载荷（Data Payload），存储在下层协议的数据段区域中进行传输。

在每一层都工作着不同的设备，比如我们常用的交换机就工作在数据链路层的，一般的路由器是工作在网络层的。

在每一层实现的协议也各不同，即每一层的服务也不同.下图列出了每层主要的协议。