OSI 七层网络模型

什么是OSI七层模型？

我们需要了解互联网的本质是一系列的网络协议，这个协议就叫做 OSI 协议（开放系统互联 Open System Interconnection），它是由 ISO（国际标准化组织）定义的。

那么对于 OSI，人们按照功能不同，分工不同，人为的将 OSI 的分为七层。实际上这七层是并不存在的，也就是说没有这些概念，而我们今天提到的七层概念，只是人为的划分而已。目的只是为了让大家更好地理解这些都是用来做什么的。

详细介绍：

OSI 中的上面 4 层（应用层、表示层、会话层、传输层）为高层，定义了程序的功能；下面 3 层（网络层、数据链路层、物理层）为底层，主要是处理面向网络端到端的数据流。

应用层（Application Layer）

应用层是最靠近用户的 OSI 层。这一层为用户的应用程序（例如电子邮件、文件传输和终端仿真）提供网络服务。

协议有：HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP 等。

主要负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务。术语“应用层”并不是指运行在网络上的某个特别应用程序，应用层提供的服务包括文件传输、文件管理以及电子邮件的信息处理。

表示层（Presentation Layer）

数据的表示、安全、压缩。可确保一个系统的应用层所发送的信息可以被另一个系统的应用层读取。

格式有：JPEG、ASCll、DECOIC、加密格式等。

应用程序和网络之间的翻译官，在表示层，数据将按照网络能理解的方案进行格式化；这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。

表示层管理数据的解密与加密，如系统口令的处理。例如：在 Internet 上查询你银行账户，使用的即是一种安全连接。你的账户数据在发送前被加密，在网络的另一端，表示层将对接收到的数据解密。除此之外，表示层协议还对图片和文件格式信息进行解码和编码。

会话层（Session Layer）

建立、管理、终止会话，对应主机进程，指本地主机与远程主机正在进行的会话。

通过传输层（端口号：传输端口与接收端口）建立数据传输的通路。主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求（设备之间需要互相认识可以是 IP 也可以是 MAC 或者是主机名）。

负责在网络中的两节点之间建立、维持和终止通信。 会话层的功能包括：建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通，同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。

你可能常常听到有人把会话层称作网络通信的“交通警察”。当通过拨号向你的 ISP （因特网服务提供商）请求连接到因特网时，ISP 服务器上的会话层向你与你的 PC 客户机上的会话层进行协商连接。若你的电话线偶然从墙上插孔脱落时，你终端机上的会话层将检测到连接中断并重新发起连接。会话层通过决定节点通信的优先级和通信时间的长短来设置通信期限。

传输层（Transport Layer）

定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验。

协议有：TCP UDP 等，数据包一旦离开网卡即进入网络传输层。

定义了一些传输数据的协议和端口号（WWW 端口 80 等），如：TCP（传输控制协议，传输效率低，可靠性强，用于传输可靠性要求高，数据量大的数据），UDP（用户数据报协议，与 TCP 特性恰恰相反，用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据，如 QQ 聊天数据就是通过这种方式传输的）。 主要是将从下层接收的数据进行分段和传输，到达目的地址后再进行重组。常常把这一层数据叫做段。

网络层（Network Layer）

进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择。

协议有：ICMP IGMP IP（IPV4 IPV6） ARP RARP等。

在位于不同地理位置的网络中的两个主机系统之间提供连接和路径选择。Internet 的发展使得从世界各站点访问信息的用户数大大增加，而网络层正是管理这种连接的层。

OSI 模型的第三层，其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方。 　

网络层通过综合考虑发送优先权、网络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定从一个网络中节点 A 到另一个网络中节点 B 的最佳路径。由于网络层处理，并智能指导数据传送，路由器连接网络各段，所以路由器属于网络层。在网络中，“路由”是基于编址方案、使用模式以及可达性来指引数据的发送。

数据链路层（Datalink Layer）

建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验等功能。（由底层网络定义协议）

将比特组合成字节进而组合成帧，用MAC地址访问介质，错误发现但不能纠正。

数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。

定义了如何让格式化数据以进行传输，以及如何让控制对物理介质的访问。这一层通常还提供错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输。

OSI 模型的第二层，它控制网络层与物理层之间的通信。它的主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传递。为了保证传输，从网络层接收到的数据被分割成特定的可被物理层传输的帧。帧是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始数据，还包括发送方和接收方的物理地址以及检错和控制信息。其中的地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错到达。 如果在传送数据时，接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发送方重发这一帧。

数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。

物理层（Physical Layer）

建立、维护、断开物理连接。

主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流（就是由1、0转化为电流强弱来进行传输,到达目的地后在转化为1、0，也就是我们常说的数模转换与模数转换）。这一层的数据叫做比特。

OSI 模型的最低层或第一层，该层包括物理连网媒介，如电缆连线连接器。物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。在你的桌面 PC 上插入网络接口卡，你就建立了计算机连网的基础。换言之，你提供了一个物理层。尽管物理层不提供纠错服务，但它能够设定数据传输速率并监测数据出错率。网络物理问题，如电线断开，将影响物理层。

用户要传递信息就要利用一些物理媒体，如双绞线、同轴电缆等，但具体的物理媒体并不在 OSI 的7层之内，有人把物理媒体当做第 0 层，物理层的任务就是为它的上一层提供一个物理连接，以及它们的机械、电气、功能和过程特性。如规定使用电缆和接头的类型、传送信号的电压等。在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理，单位是bit比特。

TCP/IP 四层模型

TCP/IP 协议栈是美国国防部高级研究计划局计算机网（Advanced Research Projects Agency Network，ARPANET）和其后继因特网使用的参考模型。ARPANET 是由美国国防部（U.S．Department of Defense，DoD）赞助的研究网络。最初，它只连接了美国境内的四所大学。随后的几年中，它通过租用的电话线连接了数百所大学和政府部门。最终ARPANET发展成为全球规模最大的互连网络-因特网。最初的 ARPANET 于 1990 年永久性地关闭。

TCP/IP 是一组协议的代名词，它还包括许多协议，组成了 TCP/IP 协议簇。TCP/IP 协议簇分为四层，IP 位于协议簇的第二层(对应 OSI 的第三层)，TCP 位于协议簇的第三层(对应 OSI 的第四层)。
TCP/IP 通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为：

应用层

应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。

传输层

在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。

网络层

负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。

网络接口层

对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。

OSI模型与TCP/IP模型对照

OSI模型与TCP/IP模型对照图

应用层：应用层对应于 OSI 参考模型的会话层、表示层和应用层，为用户提供所需要的各种服务，例如 FTP、Telnet、DNS、SMTP 等。

传输层：传输层对应于 OSI 参考模型的传输层，为应用层实体提供端到端的通信功能。该层定义了两个主要的协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。TCP协议提供的是一种可靠的、面向连接的数据传输服务；而UDP协议供的是不可靠的、无连接的数据传输服务。

网际互联层：网际互联层对应于 OSI 参考模型的网络层，主要解决主机到主机的通信问题。该层有四个主要协议：网际协议（IP）、地址解析协议（ARP）、互联网组管理协议（IGMP）和互联网控制报文协议（ICMP）。IP协议是网际互联层最重要的协议，它提供的是一个不可靠、无连接的数据报传递服务。

网络接口层：网络接口层与 OSI 参考模型中的物理层和数据链路层相对应。

OSI模型与TCP/IP模型协议对照表

OSI中的层	功能	TCP/IP协议簇
应用层	文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端	TFTP、HTTP、SNMP、FTP、SMTP、DNS、Telnet
表示层	数据格式化，代码转换，数据加密	没有协议
会话层	解除或建立与别的接点的联系	没有协议
传输层	提供端对端的接口	TCP、UDP
网络层	为数据包选择路由	IP、ICMP、OSPF、BGP、IGMP 、ARP、RARP
数据链路层	传输有地址的帧以及错误检测功能	SLIP、PPP、MTU
物理层	以二进制数据形式在物理媒体上传输数据	ISO2110、IEEE802、IEEE802.2

本文参考：
https://www.cnblogs.com/pangguoping/p/8638450.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/399155122
https://blog.csdn.net/guoguo527/article/details/52078962
https://blog.csdn.net/guoping16/article/details/6584304