<TCP/IP原理> (二) OSI模型和TCP/IP协议族
1.OSI参考模型
1)作用
2)各层的名称和功能
2.对分层网络协议体系的理解
1)不同节点:层次组成不同,作用不同
2)横向理解:虚通信、对等实体、协议、PDU
3)纵向理解:封装与解封、服务、接口
3.TCP/IP
1)层次:与OSI模型的对应关系
2)协议:主要协议极其所在层次
4.地址
1)物理、IP、端口地址:作用,所在层次
2)单播、多播、广播地址:作用
2.1 OSI参考模型
1.ISO标准指定
OSI Open System Interconnection,开放系统互连
Reference Model 参考模型
2.目的
使得两个不同的系统能够通信,而不需要改变底层的硬件或软件逻辑。
比如一台计算机为一个系统,一个电话为一个系统,IP电话
ISO是一个组织,OSI是一个模型。
OSI不是协议,是网络体系结构的概念模型。实际并不完全参考OSI模型。
指导协议如何来实现、使用。
3.OSI层次体系结构
通信系统/互联设备分为若干层次,从上到下
Application 应用层
Presentation 表示层
Session 会话层
Transport 传输层
Newwork 网络层
Data Link 数据链路层
Physical 物理层
上面三层为应用支持层(软件)
下面三层为网络支持层(软/硬件)
4.通信
1)两个Device之间为对等层通信(Peer-to-Peer Comm.)
下层对上层提供的操作或功能为服务(Service),同一系统内部下层向上层(相邻上层)服务。
层和层之间有接口(Interface),提供服务的通道。
对等层(Peer Layer),不同系统之间的同一层。
对等进程/对等实体(Peer Entity),对等层上的实体,每个功能的执行者。
对等层协议(Peer-to-peer protocal),对等实体之间使用相应的协议进行通信。
(TCP/IP 都为对等层协议,IP为网络层协议,TCP为传输层协议。)
2)对等层与对等实体
每一层可以同时存在多个实体(因为每一层功能不唯一);存在通信关系的对等层实体才是对等实体。
每一层可以同时存在多个协议。协议是对等实体间的通信规则。
Eg:
SMTP协议:简单邮件传输协议 ;HTTP协议:超文本传输协议;FTP:文件传输协议
同一层不同实体依靠不同协议实现不同功能。
3)数据通信——封装
PDU:协议传输数据单元(Protocol Data Unit),每一层都有自己相应的PDU
发送:从上往下传输,每一层从上往下传输时,每一层都要将上层数据添加协议头再传送下去,该过程称为封装。与对等层逻辑上的对等传输不同,封装是物理上存在的传输方式。
第7层PDU为 L7 data ,第6层PDU为L7 data H6 ...
Hx为头部,添加本层的控制信息,完成本层通信协议实体之间进行通信交互的功能
数据链路层:T2 L3 data H2 尾部为T2 进行校验作用,校验物理层数据是否出错
对等层之间的通信为逻辑上的对等通信(虚通信),每一层发送的数据,对等层收到的也为一模一样的数据。但实际传输中Source加头,Destination拆头。
物理层没有PDU,上层单元转为二进制编码序列,传输的为比特流。
数据链路层的PDU称为帧 Frame。
网络层的PDU成为分组 Packet。
传输层的PDU称为数据段 Segment。
五六七层PDU称为数据 Data。
同层间需要约定规则——协议。
2.2 OSI模型的层次功能
Application 应用层:为用户提供各种各样的网络处理应用。
Presentation 表示层:面向对象表示数据。
Session 会话:主体之间的通信过程。
Transport 传输层:实现端到端的连接。
Network 网络层:编址和循迹。
Data Link 数据链路层:如何将数据送交给下面的网路介质。
Physical 物理层:如何实现二进制信号的物理传输。
2.3 TCP/IP协议族
OSI为7层 TCP/IP参考模型为4层(功能角度)
应用层:应用层、表示层、会话层功能的整合。
传输层:对应于OSI的传输层的功能,基本一致,具有一些特殊功能。
网际层:完成网络层的功能,也有一些独特功能。
网络接入层:完成数据链路层和物理层的功能。
技术上的开放标准,第一类标准。
TCP/IP协议族要适应各种各样的网络环境。
Internet结构
多个路由器(Router)互连物理网络,计算机(Host)与其中的物理网络相连
物理网络内部传输机制各种各样,通过路由器互连。
看待互联网
1.用户角度:单一的虚拟网络,无需了解网络的内部结构
2.互联网角度:所有物理网络是平等的,路由器每个接口连接的都是网络
物理网络不一定包含主机。
3.TCP/IP协议族
应用层:最大量协议集中在应用层。
socket为一个接口,上下层之间的接口。使得上层网络应用在开发实现非常简便,不用根据每一个应用设计一个接口。
传输层:为上面不同的网络应用提供了不同的通道。
网络层:为上面传输服务提供了一个统一的访问不同物理网络的接口。基于TCP的网络服务和基于UDP的网络服务。不同的网络应用利用传输层的两个协议通信。
该两层之间的接口很难统一。(局域网一个接口,城域网统一为一个接口,广域网统一为一个接口)。
网络接入层:完成数据链路层和物理层的功能。不同的物理网都可以通过IP实现之间的通信。
2.4 编址(标识通信对象)
从层次结构分类:
地址类型:物理地址、IP地址、端口地址
可能为路由器可能为主机
为计算机在网络通信中分配地址。
可能为路由器可能为主机
1.物理地址:物理网内通信时物理网所使用的地址,标识通信节点,通信对象可能为路由器可能为主机 。
由通信节点所属LAN或WAN指定,在LAN或WAN内唯一。
也称为链路地址/硬件地址,用于OSI模型的数据链路层(寻址),而不是物理层(比特流或代码流转换为发送信号,将信息传递到介质)。
硬件地址主要针对于局域网中的物理地址,物理地址的实现通常固化在网络接口设备上,比如以太网中通信的网卡,每个网卡上都有物理地址标识。
不同物理网络的物理地址有可能不完全一样,物理地址格式并不统一,通信特征也不一定相同,由物理网络的特性决定。
2.IP地址(网络地址,互联网)应用于网络层。
标识通信节点的网络连接,不同的物理网之间标识地址。
由Internet指定,在Internet内唯一。
32比特 点分十进制。
3.端口地址(传输层)
端口地址:标识通信进程,计算机所有应用以进程方式实现,标识应用的地址。
由操作系统指定,在一台计算机内部唯一。
16比特的整数。
TCP/IP地址与层次关系
端口地址表示应用进程,作用在传输层,用端口地址区分不同的应用层的应用进程,而不是在应用层标识。
IP地址作用在网络层,标识网络间通信的节点。
物理地址作用在网路接入层或OSI模型的数据链路层,标识物理网络内的通信节点。
从目的地址分类:单播,多播,广播。针对物理地址和IP地址。
1.单播(Unicast)
只有一个接收者。
2.多播(Multicast)
一组接收者。接收者之间互相有关联,具有相同特征。
前24个比特为0100.5E
3.广播(Broadcast)
网络中的所有系统。
eg:0xFFFF.FFFF.FFFF, 255.255.255.255
从接收者角度分析即可。从地址角度看,从地址本身来标识出信息。
2.5 TCP/IP的版本(主要针对IP协议)
Version 4 (IPv4)
地址空间不足和低效率:32位的地址
对服务质量和安全等方面支持较弱
Version 5
基于OSI模型
层次改变大,代价高,没有实际使用
Version 6
仅改动了网络层协议:IPv6、ICMP
扩大了地址空间:128位的地址
改进了版本4的弱点
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