网络体系结构（OSI）

计算机网络体系结构

计算机网络是一个十分复杂的系统.将计算机互联的功能划分成有明确定义的层次,并规定同层实体通信的协议和邻层间的接口服务,这种层和协议的集合称之为网络体系结构

• 协议(protocol)
  • 定义:协议是通信双方关于通信如何让进行的标准规范
• 接口(interface)
  • 并不是真正意义上的物理接口
  • 不同功能层质检的通信规则称为接口

分层概念

• 采用层次化结构的好处是:
  • 复杂问题整体分解,局部简化;
  • 各层功能独立,各司其职;
  • 服务定义精确,实现细则变化灵活,不应相邻层.
  • 这样有利于系统的设计\分析\实现\标准化和维护
• OSI参考模型;
  • 应用层
    • 网络服务与最终用户的一个接口。
    • 协议有：HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP
  • 表示层
    • 数据的表示、安全、压缩。（在五层模型里面已经合并到了应用层)
    • 格式有，JPEG、ASCll、DECOIC、加密格式等
  • 会话层
    • 建立、管理、终止会话。（在五层模型里面已经合并到了应用层）
    • 对应主机进程，指本地主机与远程主机正在进行的会话
  • 传输层
    • 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，数据包一旦离开网卡即进入网络传输层
  • 网络层
    • 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）
  • 数据链路层
    • 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。
  • 物理层
    • 建立、维护、断开物理连接。（由底层网络定义协议）
• TCP/IP模型;
  
  
• 三层网络模型

参考模型的优点

• OSI模型是层次化的,其主要意图是允许不同供应商的网络产品能够实现互操作.采用OSI层次模型具有如下的优点:
  • 将网络的通信过程划分为小一些\简单一些的部件,因此有助于各个部件的开发、设计和故障排除。
  • 通过网络组件的标准化,允许多个供应商进行开发;
  • 通过定义在模型的每一层实现什么功能,鼓励产业的标准化;
  • 允许各种类型的网络硬件和软件相互通信.

应用层作用

上三层(应用层)主要实现用户与计算机的接口,并负责主机之间应用程序的通信.并不知道有关联网或网络地址的任何信息

数据流层作用

下四层(数据流层)定义了怎样通过物理电缆或者通过交换机和路由器进行数据传输;

下面四层也决定了怎样重建从发送方主机到目的主机的应用程序的数据流

应用层

应用层就是我们通常所说的网络应用程序,他是一种用户接口,让用户可以访问这个网络,更多的时候他是一个程序,而且是一个图形化界面,让用户可以更方便的访问网络,而不需要处理那些底层的协议.

相关的例子是HTTP, Telnet

表示层

• 数据的表示
• 加密等特殊的处理过程,即数据是以什么样的方式进行传输的.

会话层

会话层负责建立\管理和终止表示层实体之间的会话连接.这一层也在设备或节点之间提供会话控制.他在系统之间协调通信过程,并提供3种不同的方式来阻止他们质检的通信:单工\半双工\双工.

总之会话层基本上用来使不同的应用程序的数据与其他应用程序的数据保持隔离

物理层

• 定义了在端系统质检,用于激活\维护以及断开物理链路所需的电气的\机械的\规程的和功能的要求.这一层也用来在数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间实现接口
• 定义了物理层的连接器和不同物理拓扑的有关标准,从而允许各种不同的系统进行通信

物理层的设备

• 网络接口卡
  • 连接计算机和网络硬件
  • 有一个唯一的网络节点地址
  • 按照速率可分为10M网卡,10/100M自适用网卡和千兆网卡
  • 按照提供的线缆接口类型可分为RJ-45接口网卡\光纤网卡等

DCE和DTE

• DCE就是斧头帮老大(数据通讯设备)
  • 负责建立\维护和释放物理连接
  • DCE也负责指定同步时钟信号,通信带宽
• DTE就是斧头帮小弟(数据终端设备)

线缆的连接

• 双绞线分为568A 568B
• 双绞线的连接方式分为直通线和交叉线
• 568A:白绿|绿|白橙|蓝|白蓝|橙|白棕|棕
• 568B:白橙|橙|白绿|蓝|白蓝|绿|白棕|棕
• 直通线:用于不同设备质检互连(交换机-PC)568B-568B
• 交叉线(反线):用于同种设备之间互连(PC-PC,交换机-交换机)568A-568B
• 反转线是网络设备连接电脑的连线

线缆的连接-2

数据链路层

• 数据链路层的主要作用是建立相邻网络设备连接时通信的链路
• 在以太网种,建立链路使用的是MAC地址;
• 工作在这一层上最主要的设备是网桥和交换机.
  

交换机和桥运行在链路层

网络层

• 网络层最主要的功能是路由,它提供了路由器,用来决定路径的逻辑寻址
• 和数据链路层的区别:
  • 数据层:使用MAC地址(物理地址)来建立相邻设备的连接
  • 网络层:使用IP地址（逻辑地址)建立不相邻设备的连接,可以是整个Inter网.
    

路由器运行在网络层

传输层功能

• 区分不同的上层应用
• 建立应用见的端到端连接
• 定义流量控制
• 为数据传输提供可靠或不可靠的连接服务
  

封装数据

解封装数据

三层网络模型

分布层特性

• 访问层的汇聚点
• 路由数据
• 分拨广播域/多点传送域
• 介质转换
• 安全性
• 远程访问的接入点

核心层特性

• 高速传送数据
• 对数据不作任何处理