TCP/IP四层模型与OSI七层模型_tcp/ip协议在osi 参考模型中,最底层的应该是

1）网络协议

【网络协议】是【网络上所有设备】（网络服务器、计算机及交换机、路由器、防火墙等）之间【通信规则】的【集合】，它规定了进行【网络中的对等实体数据交换】而建立的规则。由于大多数网络采用【分层的体系结构】，网络各层【发送方】与【接收方】（对等实体）应该用相同的网络协议才能相互交换信息。

Internet上的计算机采用【TCP/IP协议】。

2）TCP/IP协议（互联网协议）

（1）TCP/IP四层模型与OSI七层模型

【OSI】七层模型（法定标准）

1、模型架构

a、在7层模型中，每一层都提供一个特殊的网络功能。

b、【通信子网】：【下面3层】（物理层、数据链路层、网络层）主要提供【数据传输和交换】功能，即以【节点到节点】之间的通信为主；

c、【传输层】作为【上下两部分】的【桥梁】，是整个网络体系结构中【最关键】的部分；

d、【资源子网】：【上面3层】（会话层、表示层和应用层）则以提供【用户与应用程序】之间的【信息和数据】处理功能为主；

2、通信过程（打包+拆包）

3、各层功能及协议

a、应用层
定义：
计算机用户及各种应用程序和网络之间的接口

功能：
1.直接向用户提供服务接口
2.完成用户请求的各种服务

协议：
文件传输FTP，
电子邮件SMTP，
万维网HTTP…

例子：
应用层：与其他计算机进行通讯的一个应用，它是对应【应用程序】的【通信服务】的。例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。示例：telnet，HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。

b、表示层
定义：
处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，如编码、数据格式转换和加密解密等

功能：
1.数据格式处理
2.数据编码
3.压缩和解压缩
4.数据的加密和解密

例子：
表示层：这一层的主要功能是定义【数据格式及加密】。例如，FTP允许你选择以二进制或ASII格式传输。如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASII格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASII后发送数据。在接收方将标准的ASII转换成接收方计算机的字符集。示例：加密，ASII等。

 

c、会话层
定义：向【两个实体】的表示层提供【建立和使用连接】的方法。将【不同实体】之间的【表示层连接】称为【会话】。因此会话层的任务就是【组织和协调】两个会话进程之间的通信，并对【数据交换】进行管理。

功能：
1.会话管理：建立、管理、终止会话
2.出错控制：使用【校验点】可使会话在【通信失效时】从校验点/同步点【继续恢复通信】，实现【数据同步】。适用于传输大文件

例子：
会话层：他定义了【如何开始、控制和结束】一个会话，包括对多个双向小时的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。示例：RPC，SQL等。

 

d、传输层（【通信子网（数据处理）】和【资源子网（数据传输）】的桥梁）
定义：
向用户提供【可靠的、端到端】（（每个进程都用一个端口号唯一标识）的【差错和流量】控制，保证【报文的正确传输】。
【传输单位】是【报文段或用户数据报】

功能：
1.传输连接管理：提供【建立、连接和拆除】传输连接的功能。传输层在【网络层】的基础上，提供“面向连接TCP”和“面向无连接UDP”两种服务
2.处理传输差错：（1）差错控制（2）流量控制

协议：
TCP\UDP

例子：
传输层：这层的功能包括【是否选择】【差错恢复协议】还是【无差错恢复协议】，及在同一主机上对【不同应用的数据流】的输入进行复用，还包括对收到的【顺序不对】的数据包的【重新排序】功能。示例：TCP，UDP，SPX。

 

e、网络层
定义：通过路由算法，为【报文或分组】通过【通信子网】选择【最适当的路径】，从源端传到目的端，为不同的网络设备提供通信服务。该层【控制】【数据链路层】与【物理层】之间的【信息转发】，【建立、维持与终止】网络的连接。
【传输单位】是【数据报】。

一般的，【数据链路层】是解决【统一网络内节点】之间的通信，而【网络层】主要解决【不同子网】之间的通信。例如路由选择问题。

功能：
1、寻址：数据链路层中使用的物理地址（如MAC地址）仅解决网络内部的寻址问题。在不同子网之间通信时，为了识别和找到网络中的设备，每一子网中的设备都会被分配一 个唯一的地址。由于各个子网使用的物理技术可能不同，因此这个地址应当是逻辑地址（如IP地址）
2、交换：规定不同的交换方式。常见的交换技术有：线路交换技术和存储转发技术，后者包括报文转发技术和分组转发技术。
3、路由算法：当源节点和路由节点之间【存在多条路径】时，本层可以根据路由算法，通过网络为【数据分组】选择【最佳路径】，并将信息从【最合适的路径】，由发送端传送的接受端。
4、连接服务：与数据链路层的流量控制不同的是，前者控制的是【网络相邻节点间的流量】，后者控制的是从【源节点到目的节点间的流量】。其目的在于【防止阻塞】，并进行【差错检测】（包括：流量控制、差错控制、拥塞控制）

协议：
IP

例子：
网络层：这层对端到端的包传输进行定义，他定义了能够标识所有结点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例：IP,IPX等。

 

f、数据链路层
定义：
【接受】来自【物理层】的【位流】形式的【数据】，并【封装】成【帧】，传送到上一层；同样，也将来自上一层的数据帧，【拆装】为【位流】形式的【数据】【转发】到【物理层】；并且还负责处理【接受端发回的确认帧的信息】，以便提供可靠的数据传输。

功能：
1.成帧（定义帧的开始和结束）
2.差错控制（帧错+位错）
3.流量控制
4.访问（接入）控制

例子：
数据链路层：他定义了在【单个链路】上如何【传输数据】。这些协议与被讨论的各种介质有关。示例：ATM，FDDI等。

g、物理层
定义：
利用【传输介质】为【数据链路层】提供【屋里连接】，实现【比特流】的【透明传输】，屏蔽掉具体传输介质与物理设备的差异。使其上面的数据链路层不必考虑网络的具体传输介质是什么

透明传输的意义就是：不管传的是什么，所采用的设备只是起一个通道作用，把要传输的内容完好的传到对方！

例子：
物理层：OSI的物理层规范是有关传输介质的特性标准，这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。连接头、针、针的使用、电流、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。示例：Rj45，802.3等。

 

TCP/IP四层模型（事实标准）

1、模型架构

【TCP/IP协议】族是一个【四层协议】系统，自底而上分别是数据链路层、网络层、传输层和应用层。每一层完成不同
的功能，且通过若干协议来实现，【上层协议】使用【下层协议】提供的服务。

a、数据链路层
a.1、数据链路层实现了【网卡接口】的【网络驱动程序】，以【处理数据】在【物理媒介】（比如以太网、令牌环等）上的【传输】。

a.2、数据链路层【两个常用的协议】是【ARP协议】（Address Resolve Protocol，地址解析协议）和【RARP协议】（ReverseAddress Resolve Protocol，逆地址解析协议）。它们实现了【IP地址】和【机器物理地址】（通常是【MAC地址】，以太网、令牌环和802.11无线网络都使用MAC地址）之间的【相互转换】。

a.3、【网络层】使用【IP地址寻址】一台机器，而【数据链路层】使用【物理地址寻址】一台机器，因此【网络层】必须先将【目标机器的IP地址】转化成其【物理地址】，才能使用数据链路层提供的服务，这就是ARP协议的用途。

a.4、【RARP协议】仅用于网络上的某些【无盘工作站】。因为缺乏存储设备，无盘工作站无法记住自己的IP地址，但它们可以利用网卡上的物理地址来向网络管理者（服务器或网络管理软件）查询自身的IP地址。运行RARP服务的网络管理者通常存有该网络上所有机器的物理地址到IP地址的映射。

 

b、网络层
b.1、网络层实现【数据包】的【选路】和【转发】。

b.2、【WAN】（Wide Area Network，广域网）通常使用众多分级的路由器来连接分散的主机或【LAN】（Local Area Network，局域网），因此，通信的两台主机一般不是直接相连的，而是通过【多个中间节点】（路由器）连接的。网络层的任务就是选择这些中间节点，以确定两台主机之间的通信路径。同时，网络层对上层协议隐藏了【网络拓扑连接】的细节，使得在传输层和网络应用程序看来，通信的双方是直接相连的。

b.3、网络层【最核心的协议】是【IP协议】（Internet Protocol，因特网协议）。IP协议根据【数据包的目的IP地址】来决定如何投递它。如果数据包不能直接发送给目标主机，那么IP协议就为它【寻找一个合适】的【下一跳（next hop）路由器】，并将数据包【交付给该路由器】来转发。多次重复这一过程，数据包最终到达目标主机，或者由于发送失败而被丢弃。可见，IP协议使用逐跳（hop by hop）的方式确定通信路径。

b.4、网络层另外一个重要的协议是【ICMP协议】（Internet Control Message Protocol，因特网控制报文协议）。它是IP协议的重要补充，主要用于检测网络连接。

8位类型字段用于区分报文类型，它将ICMP报文分为两大类
差错报文，这类报文主要用来回应网络错误，比如目标不可到达（类型值为3）和重定向（类型值为5）；
查询报文，这类报文用来查询网络信息，比如ping程序就是使用ICMP报文查看目标是否可到达（类型值为8）的。
有的ICMP报文还使用8位代码字段来进一步细分不同的条件。比如重定向报文使用代码值0表示对网络重定向，代码值1表示对主机重定向。
ICMP报文使用16位校验和字段对整个报文（包括头部和内容部分）进行循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check，CRC），以检验报文在传输过程中是否损坏。不同的ICMP报文类型具有不同的正文内容。

 

c、传输层
传输层为两台主机上的应用程序提供端到端（end to end）的通信。与网络层使用的逐跳通信方式不同，传输层只关心通信的起始端和目的端，而不在乎数据包的中转过程。

垂直的实线箭头表示TCP/IP协议族各层之间的实体通信（数据包确实是沿着这些线路传递的），而水平的虚线箭头表示逻辑通信线路。该图中还附带描述了不同物理网络的连接方法。可见，数据链路层（驱动程序）封装了物理网络的电气细节；网络层封装了网络连接的细节；传输层则为应用程序封装了一条端到端的逻辑通信链路，它负责数据的收发、链路的超时重连等。

传输层协议：TCP协议、UDP协议。

TCP协议（Transmission Control Protocol，传输控制协议）为应用层提供可靠的、面向连接的和基于流（stream）的服务。TCP协议使用超时重传、数据确认等方式来确保数据包被正确地发送至目的端，因此TCP服务是可靠的。使用TCP协议通信的双方必须先建立TCP连接，并在内核中为该连接维持一些必要的数据结构，比如连接的状态、读写缓冲区，以及诸多定时器等。当通信结束时，双方必须关闭连接以释放这些内核数据。TCP服务是基于流的。基于流的数据没有边界（长度）限制，它源源不断地从通信的一端流入另一端。发送端可以逐个字节地向数据流中写入数据，接收端也可以逐个字节地将它们读出。

UDP协议（User Datagram Protocol，用户数据报协议）则与TCP协议完全相反，它为应用层提供不可靠、无连接和基于数据报的服务。“不可靠”意味着UDP协议无法保证数据从发送端正确地传送到目的端。如果数据在中途丢失，或者目的端通过数据校验发现数据错误而将其丢弃，则UDP协议只是单地通知应用程序发送失败。因此，使用UDP协议的应用程序通常要自己处理数据确认、超时重传等逻辑。UDP协议是无连接的，即通信双方不保持一个长久的联系，因此应用程序每次发送数据都要明确指定接收端的地址（IP地址等信息）。基于数据报的服务，是相对基于流的服务而言的。每个UDP数据报都有一个长度，接收端必须以该长度为最小单位将其所有内容一次性读出，否则数据将被截断。

 

d、应用层
应用层负责处理应用程序的逻辑。
数据链路层、网络层和传输层负责处理网络通信细节，这部分必须既稳定又高效，因此它们都在内核空间中实现。而应用层则在用户空间实现，因为它负责处理众多逻辑，比如文件传输、名称查询和网络管理等。如果应用层也在内核中实现，则会使内核变得非常庞大。当然，也有少数服务器程序是在内核中实现的，这样代码就无须在用户空间和内核空间来回切换（主要是数据的复制），极大地提高了工作效率。不过这种代码实现起来较复杂，不够灵活，且不便于移植。

ping是应用程序，而不是协议，前面说过它利用ICMP报文检测网络连接，是调试网络环境的必备工具。

telnet协议是一种远程登录协议，它使我们能在本地完成远程任务。

OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）协议是一种动态路由更新协议，用于路由器之间的通信，以告知对方各自的路由信息。

DNS（Domain Name Service，域名服务）协议提供机器域名到IP地址的转换。

应用层协议（或程序）可能跳过传输层直接使用网络层提供的服务，比如ping程序和OSPF协议。应用层协议（或程序）通常既可以使用TCP服务，又可以使用UDP服务，比如DNS协议。我们可以通过/etc/services文件查看所有知名的应用层协议，以及它们都能使用哪些传输层服务。

五层协议背后的思想：上层屏蔽下层细节，只使用其提供的服务。高内聚低耦合，每一层专注于其功能，各层之间的关系依赖不大。

数据包在每层有不同的格式，从上到下依次叫段，数据报，帧，数据从应用层通过协议栈向下传递，每经过一层加上对应层协议的报头，最后封装成帧发送到传输介质上，到达路由器或者目的主机剥掉头部，交付给上层需要者。这一过程称为封装，传输，分离，分用。