计算机网络3-分层结构：OSI参考模型和TCP/IP参考模型，协议、接口、服务_3种分层结构模型各自的组成及每层的作用和主要的数据传输形式?

一、相关概念

1、实体

• n层实体： 第n层中的活动元素
• 对等实体：同一层的实体

2、协议【水平方向】

• 定义：网络中对等实体数据交换的规则、标准或约定
• 协议三大要素

（1）语法：规定传输数据的格式

（2）语义：规定所要完成的功能

（3）同步：规定各种操作的顺序

3、服务【垂直方向】

• 相邻两层，下层为上层提供的功能调用
• 单向，只有下层为上层提供服务，上层使用下层服务且使用的是所有下层服务的总和

4、接口

• 又称访问服务点SAP
• 上层使用下层服务的入口
• 仅相邻层间有接口

        

5、传输数据组成【层层叠加】

•  SDU-服务数据单元：为完成所需功能而传送的数据（每一层要传输的数据）
• PCI-协议控制信息：控制协议操作的信息（每一层要增加的控制信息）
• PDU-协议数据单元：对等层次之间传送的数据单元（继续往下传的数据单位）

       

6、计算机网络体系结构

• 简称网络体系结构，即分层结构
• 是计算机网络的各层及其协议的集合

二、7层OSI参考模型

1、七层模型结构

   口诀：物联网叔会试用

  

 2、OSI参考模型通信过程

    （1）两个主机通过一个中间系统传输数据各自通过的数据层

•      上面四层不经过中间系统，是一种端到端的通信，不管细节，只关心开始点和结束点
•      下面三层对数据的传输是点到点的，注重细节，要关注每一步到哪里

       

    （2）两个主机通信过程中在每层的数据封装

   

 3、概述每层对应的功能

（1）应用层

•  所有能和用户交互产生网络流量的程序
•  应用层典型服务及相关协议：文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP）、WWW万维网（HTTP）

（2）表示层

• 用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）
• 功能：

      （1）数据格式的转换--比如将在链路中传输的比特流01转换成呈现给用户的文字图片等

      （2）数据的加密解密--比如聊天过程中比较隐私的信息会以加密的形式在链路中安全传输

      （3）数据的压缩和恢复--比如视频时候，画面的数据较大，在传输的时候是以压缩的形式，呈现的时候解压

• 主要协议：JPEG、ASCLL

(3) 会话层

• 向表示层用户进程提供建立连接，并在连接上有序地传输数据
• 会话之间独立互不干扰，如打开不同的网页窗口，对于其中一个窗口的操作不会影响其他的窗口
• 功能：

         （1）建立、管理和终止会话

         （2）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【大文件的传输】

• 主要协议：ADSP、ASP

(4)传输层

• 负责主机中两个进程的通信，即端到端通信
• 传输单位：报文段或用户数据报
• 四大功能

  （1）可靠传输、不可靠传输--TCP,UDP

  （2）差错控制--对发生的差错进行控制和处理

  （3）流量控制--对发送方发送数据的速度进行控制

  （4）复用分用--不同进程对应不同的端口号

（5）网络层

• 作用：将分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务
• 传输单位：数据报
• 四大功能

（1）路由选择--选择合适的路由器，寻找最佳路径

（2）流量控制--控制发送端速度

（3）差错控制--通信两节点之间约定的规则

（4）拥塞控制--控制网络中整体的速度

• 主要协议：IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF 

 （6）数据链路层

• 负责将网络层传下来的数据报组成帧
• 传输单位：帧
• 功能

（1）成帧--定以帧的开始和结束（定义01比特流的开始和结束）

（2）差错控制--帧错和位错

（3）流量控制

（4）访问控制--控制主机对共享信道的访问

•  主要协议：SDLC、HDLC、PPP、STP

 （7）物理层

• 主要用来在物理媒体上实现比特流的透明传输（将比特流转换成电信号的形式）
• 传输单位：比特（01）
• 透明传输：不管所传的数据是什么样的比特组合，都直接将此放到链路上传输
• 功能

（1）定义接口的特性--比如引脚如何连接

（2）定义传输模式--单工、半双工、双工

（3）定义传输速率

（4）比特同步

（5）比特编码--什么样的电压表示1，什么样的电压表示0

• 主要协议：Rj45、802.3 

三、4层TCP/IP参考模型和5层通用参考模型

（一）概述

1、OSI和TCP/IP对应关系

      

2、两者异同

（1）相同点

• 都分层
• 都基于独立的协议栈概念
• 都可以实现异构网络互联（使不同厂家生产的计算机联系起来）

（2）不同点

• OSI定义了三点内容：服务、协议、接口
• OSI是先出现的，参考模型先于协议的发明，不偏向特定的协议；而TCP/IP参考模型是先发明了协议，根据声明的协议将TCP/IP整个结构归纳总结出来的
• TCP/IP设计之初就考虑到异构网互联问题，解决不同厂家设备之间通信问题，因此将IP作为重要层次
• 两者在网络层和传输层的通信方式不同

          

面向连接：分三个阶段--建立连接，发出一个建立连接的请求；

                                      连接建立成功之后开始传输数据；

                                      数据传输完毕释放连接。

无连接：直接进行数据传输

（二）TCP/IP参考模型

1、先有的协议栈，对相应的协议进行分层，得到了TCP/IP参考模型

2、TCP/IP参考模型和TCP/IP协议栈

       

（三）5层参考模型（通用的参考模型）

1、具体结构

2、优点：

 综合了OSI和TCP/IP的优点

每层功能分明，层次简单，层与层之间没有功能的交叉

2、数据的封装和解封装

         

（四）总结

1、ISO参考模型（七层模型）

•  口诀：物联网叔会试用
• 各层 ：物理层、链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层
• 偏理论

2、TCP/IP模型（四层模型）

• 网络接口层（物理层+数据链路层）【Ethernet+ATM+Frame Relay】
• 网际层（网络层）【IP】
• 传输层 【TCP+UDP】
• 应用层（会话层+表示层+应用层）【HTTP+FTP+DNS】

3、通用5层模型

• 物理层(比特)--比特传输
• 数据链路层（帧）--数据报组装成帧【Ethernet+PPP】
• 网络层（数据报）--数据分分组路由与转发【IP+ICMP+OSPF】
• 传输层（报文段）--进程数据传输【TCP+UDP】
• 应用层（报文）--支持各种网络应用【HTTP+FTP+SMTP】