各网络通讯协议汇总（一）- TCP/IP_网络协议汇总图

一、OSI（Open System Interconnection）

我们先认识OSI参考模型的七层中每层的含义、作用、可用协议和设备。

OSI的七层模型具体如下图

（一）、物理层（信号和介质）

含义：在物理信道（机械、电子、定时接口通信信道）上实现原始比特流的传输。
作用：定义了通讯接口及介质的标准，以及将上层封装的数据转换为比特流方式进行传输。
协议：IEEE 802.2、Ethernet v.2、Internetwork等
设备：集线器（Hub）。

（二）、数据链路层

含义：将从物理层接受的数据进行MAC地址的封装与解封装。
作用：物理寻址，将比特流转换为逻辑传输线路（数据帧）。
协议：WiFi(IEEE 802.11)、WiMAX(IEEE 802.16)、GPRS、HDLC、PPP等。
设备：网卡、交换机。
备注：通常还提供错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输。

（三）、网络层

含义：实现将数据分组从源站通过网络传送到目的站，即网络上一台主机与另一台主机之间的数据传输。
作用：负责设备的寻址。寻找网络中目的的位置，并在去往目的的多条路径中选择一条最佳的路径。（转换为数据包）
协议：IP、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF等。
设备：路由器。

（四）、传输层

含义：实现源端到目的端数据的传输，即某主机的某进程与另一台主机的某进程之间的数据传输。接受上一层的数据，在必要时把数据进行分割，并将这些数据交给网络层，且保证这些数据段有效到达对端。
作用：为通信双方提供端到端的通信连接，有可靠的传输（TCP）和不可靠的传输（UDP）两种方式。（转换为数据段或消息）
协议：TCP, UDP、SPX、EIGRP、OSPF等。
设备：无典型设备。

（五）、会话层

含义：实现在不同机器上用户建立、维护和终止会话关系。即会话层对会话提供控制管理服务、会话同步服务等。
作用：管理通信双方的会话，细分为三大功能：建立会话、保持会话、断开会话。
协议：NFS, SQL, ASP, PHP, JSP, RSVP等。
设备：无典型设备。
备注：为应用程序提供网络服务。

（六）、表示层

含义：确保各种通信设备能够互相操作，不及考虑其数据的内部表示。即确保即使各种通信设备其数据的内部表示不同，但仍然能相互正确操作。
作用：对传递数据进行编码、翻译、压缩、解压缩、加密、解密，将数据翻译为相对应的编码格式，然后展现到应用程序中。
协议：ASCII、JPEG、PNG、MP3、WAV、AVI等。
设备：无典型设备。
备注：可以提供加密服务。

（七）、应用层

含义：使用户能够访问网络，为各类应用提供相应的服务、提供各种用户接口支持服务。应用层不是应用程序，应用层是一个为应用程序提供各类应用支持的服务层。
作用：负责提供数据接口标准，提供的服务包括文件的传输，文件的管理以及电子邮件的信息处理。
协议：HTTP、FTP、SMTP、POP3、DHCP、DNS、TELNET等。
设备：无典型设备。

二、TCP/IP

下图为科来网络协议图中的TCP/IP的七层模型图。（觉得模糊的话可以从上面的链接下载）

TCP/IP的四层模型如下图。

TCP/IP合并了OSI模型的物理层和数据链路层为网络接口层，合并了OSI模型的会话层、表示层、应用层为应用层。

（一）、报文格式

TCP/IP的报文格式如下。

TCP/IP的数据封装和解封过程如下。

（二）、IP地址

其网络接口层有关IP地址的格式等解析

（三）、三次握手和四次挥手

关于三次握手建立连接和四次挥手断开连接的链接：
https://blog.csdn.net/huangshulang1234/article/details/79061438

（四）、协议栈的选择

如果是嵌入式需求体积小的协议栈可以考虑lwIP。

lwIP代码下载地址
lwIP函数说明

LwIP是Light Weight (轻型)IP协议，有无操作系统的支持都可以运行。LwIP实现的重点是在保持TCP协议主要功能的基础上减少对RAM 的占用，它只需十几KB的RAM和40K左右的ROM就可以运行，这使LwIP协议栈适合在低端的嵌入式系统中使用。

以下是lwIP主页的部分概要（机翻）：

主要功能包括：

• 协议：IP，IPv6，ICMP，ND，MLD，UDP，TCP，IGMP，ARP，PPPoS，PPPoE ；
• DHCP客户端，DNS客户端（包括mDNS主机名解析器），AutoIP / APIPA（Zeroconf），SNMP agent（v1，v2c，v3，私有MIB支持和MIB编译器） ；
• API：用于增强性能的专用API，可选的Berkeley-socket套接字API ；
• 扩展功能：通过多个网络接口进行IP转发，TCP拥塞控制，RTT估计和快速恢复/ fast retransmit；
• 插件应用程序：HTTP（S）服务器，SNTP客户端，SMTP（S）客户端，ping，NetBIOS名称服务器，mDNS响应器，MQTT客户端，TFTP服务器 。

参考资料：
TCP/IP原理浅析
面试时，你被问到过 TCP/IP 协议吗？
一张非常强大的OSI七层模型图解
详解OSI七层参考模型（开放式系统互联）
OSI七层模型及各层作用