OSI（Open Systems Interconnection Model）七层模型与TCP/IP模型
一、OSI（Open Systems Interconnection Model）七层模型
前情提要：
是一个描述计算机网络通信协议设计的概念模型。
它由国际标准化组织（ISO）在1984年发布，用于帮助不同系统之间的通信。
这个模型将网络通信过程分为七个层次，每一层都承担着特定的功能：
1. 物理层（Physical Layer）：负责在物理媒体上传输原始比特流。它关注的是比特在电缆、光纤、无线等媒体上的传输。
物理层，就像是网络通信的基础建筑块。
这就像你在和朋友用对讲机通话。物理层就好比对讲机本身，以及空气中传播声音的波。
它关心的是如何让这些声波（在计算机网络中是数据信号）从一个地方传到另一个地方。
物理层并不关心你说的话是什么，它只负责传输声波。
在计算机网络中，物理层的作用类似。
它确保数据（以电信号、光信号或无线信号的形式）能够在物理媒介（如电缆、光纤、无线电波）中传输。
这一层不关心传输的数据是什么内容，只关心如何在不同的设备之间实现物理连接和传输。
2. 数据链路层（Data Link Layer）：负责在相邻的网络节点间传输数据帧。它提供了寻址和错误检测等功能。
数据链路层，可以想象成一个负责确保信息准确送达邻居家的邮递员。
在一个大社区中，每家每户都有自己的地址。邮递员的工作是确保每封信都准确无误地送到指定的地址。
在计算机网络中，数据链路层的作用很类似。它负责在相邻的设备之间传输信息。
就像每封信都有明确的地址一样，数据链路层确保数据（被组织成“数据包”）能够在网络中准确地从一个设备传送到另一个设备。
为了做到这一点，数据链路层会在数据包上加上一种“地址标签”（称为MAC地址），这样每个数据包都知道它应该被送到哪里。
数据链路层还负责检测和纠正那些在物理层传输过程中可能发生的错误。
想象一下，如果邮递员发现信件破损，他会尝试修复它，或者确保重新发送。
3. 网络层（Network Layer）：负责在不同网络之间传输数据包。它包括路由选择、数据分段等。
网络层可以被想象成是一个城市的交通系统规划者。在一个大城市里，有很多不同的道路可以从一个地方到达另一个地方。
交通规划者的任务是找到最有效的路线，让司机（在这个比喻中是数据包）能够从起点到达目的地。
在计算机网络中，网络层的作用就是这样的。
它负责在整个网络中找到从源头到目的地的最佳路径。
这个过程叫做路由。网络层确保数据包不仅仅是在相邻的设备之间传输（这是数据链路层的工作），而是可以跨越整个网络，经过许多不同的节点和连接，最终到达目标位置。
此外，网络层还负责把大的数据分割成小的数据包，以便于在网络中更高效地传输，以及在目的地重新组装这些数据。
4. 传输层（Transport Layer）：负责在网络中的不同主机之间提供端到端的数据传输。
这一层确保数据的完整性和可靠性。
传输层可以想象成一个负责确保信件准确无误送达特定人的快递服务。
如果说数据链路层负责把信件送到正确的房子（即电脑），那么传输层则确保这封信最终到达房子里正确的人手中。
在计算机网络中，传输层的作用正是这样。
它负责在发送方和接收方之间建立一个可靠的通信连接。
这意味着，当你发送一个信息（比如电子邮件或者文件）时，传输层确保这个信息完整且正确地到达接收方。
传输层还负责把大的信息分割成更小的部分，以便于在网络中传输，然后在接收端再把这些小部分组装回原来的信息。
这就像把一个大包裹分成几个小包裹，以便于快递。
5. 会话层（Session Layer）：负责在网络中的两个节点之间建立、管理和终止会话。
会话层可以想象成是一位负责安排和监督会议的组织者。
在两个或多个人之间举行一次会议时，需要有人来设定会议的开始和结束，确保讨论按照计划进行，并在中断后能够重新开始。
就像这位组织者确保会议顺利进行一样，会话层在网络通信中起着类似的角色。
在计算机网络中，会话层负责建立、管理和终止在两个或多个网络设备（如计算机、服务器）之间的会话。这意味着，会话层确保数据通信能够在需要时开始，正确地进行，并在结束时正确地关闭。
此外，如果通信中出现问题或中断，会话层还能帮助恢复通信，确保信息不会丢失。
6. 表示层（Presentation Layer）：确保传输的数据可以被接收端的系统理解。它负责数据格式转换、数据加密等。
表示层可以想象成是一位翻译员。
当两个说不同语言的人尝试交流时，翻译员的工作是确保双方都能理解对方的话。
即使他们使用不同的语言，翻译员能把一方的话翻译成另一方能懂的语言。
在计算机网络中，表示层的作用与此类似。
它负责确保在不同计算机系统之间传输的数据能够被正确理解。
由于不同的计算机系统可能使用不同的数据格式，表示层的任务就是在这些格式之间进行转换。
例如，它可以把数据从一种编码格式转换为另一种，或者进行数据压缩和解压缩。
此外，表示层还负责数据的加密和解密，确保数据的安全传输。
7. 应用层（Application Layer）：为网络应用提供服务，如HTTP、FTP等。
应用层可以想象成是计算机网络中的前台服务员。
当你去一家餐厅吃饭时，是前台服务员接待你，帮你点菜，最后将你点的菜送到你的桌上。
同样地，在计算机网络中，应用层就是你直接交互的那一层。它提供了你所使用的网络服务和应用，比如网页浏览器、电子邮件、在线游戏等。
应用层的工作是提供接口，让最终用户能够使用网络服务。
它不关心数据是如何在网络中传输的，只关心提供给用户所需的服务和数据。
比如，当你使用网页浏览器查看一个网站时，应用层就是帮你实现这一功能的部分。
每一层都为上层提供服务，同时使用下层提供的功能。
OSI 模型是一个理论框架，用来帮助理解和设计复杂的网络协议交互。
虽然实际的网络协议（如互联网的TCP/IP模型，下一期讲解与OSI的区别）并不完全遵循OSI模型的所有细节，但该模型仍对理解网络通信的基本原理非常有帮助。
二、TCP/IP模型
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TCP/IP和OSI模型在结构上不同，但它们共享了很多相似的概念和原则。
在理解和设计网络系统时，这两个模型都提供了有价值的框架。
TCP/IP模型更贴近实际的网络协议和互联网的实际结构，而OSI模型则提供了更详细的理论分层，有助于理解和教学。
现在来讲一讲什么是TCP/IP模型，如果你看过上一期什么是OSI模型，那么这期就是个复习课吧
TCP/IP模型也称为互联网协议套件，是一个用于理解和设计实现互联网通信的协议的概念框架。它分为四层，每层都有其独特的功能：
第一层：链路层（网络接口层）：
该层负责网络的物理和逻辑连接。
它包括像以太网和Wi-Fi这样的协议，这些协议处理通过物理媒介的数据传输。
作为TCP/IP模型中的第一层，它对于网络通信至关重要。我们可以将它比作一座城市的道路系统，
想象一下，你要把一封信寄给远在另一个城市的朋友。
在这个过程中，链路层相当于你的信件在本地城市内的旅程——从你的家中到达最近的邮局，然后到达城市的边缘，准备发往另一个城市。
在网络中，这个“信件”是数据包，而“城市的道路”则是各种类型的物理和逻辑网络连接，如以太网电缆、Wi-Fi无线信号等。
主要功能和特点包括：
1. 数据封装： 将数据分割成小块（数据包）。这就像把一封长信分成几页，每页都装在各自的信封里。
2. 地址解析： 在这一层，设备利用物理地址（如MAC地址）来识别和交换数据。这类似于信封上的邮寄地址，确保数据能正确送达目的地。
3. 错误检测和纠正： 链路层会检查数据在传输过程中是否出错，并在必要时采取措施纠正这些错误。这就像邮局检查信件是否损坏，如果有问题则修复它。
4. 流量控制： 控制数据传输的速度，以防网络过载。这就好比交通信号灯控制车辆流量，以避免交通拥堵。
第二层：网络层
模型的核心层，负责跨网络边界路由数据包。
互联网协议（IP）是该层的主要协议，任务是根据它们的IP地址将数据包从源主机传送到目标主机。
它可以被比作邮政系统，确保信件（即数据包）从一个城市（即一个网络）成功送达另一个城市（另一个网络）。
这一层的主要职责包括：
1. 路由选择： 就像邮政系统决定如何将信件从一个城市送到另一个城市，网络层通过路由器来决定数据包在网络之间的传输路径。路由器根据数据包的目的地IP地址来选择最佳路径。
2. 地址编址： 在互联网层中，每个设备都有一个唯一的IP地址，类似于每个家庭的邮寄地址。这个地址确保数据包能被正确地发送到目的地。
3. 分段和重组： 为了更有效地传输，大的数据包会被分成更小的片段。这就像将一封长信分成几个部分，分别寄送。到达目的地后，这些片段会被重新组合成原始数据。
4. 错误处理和诊断： 该层还负责检测和纠正在传输过程中可能发生的错误，以及进行网络诊断。这就像邮局检查信件的完整性，并在必要时采取措施来修复问题。
第三层：传输层
该层为应用程序提供端到端通信服务。它包括传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。
TCP提供可靠、有序且错误检查的数据包流传输，而UDP则提供更简单的无连接服务来发送数据包。
1. 传输控制协议（TCP）： 这个协议就像一辆小心翼翼地组织包裹的送货卡车。
TCP确保数据包的安全、有序传输。它会确认每个包裹都已送达，并在必要时重新发送丢失或损坏的包裹。
2. 用户数据报协议（UDP）： 相比之下，UDP就像是一辆快速派送包裹但不进行排序的卡车。
它以更快的速度发送数据，但不保证每个包裹都能安全送达，也不按顺序发送。
第四层：应用层
应用层是TCP/IP模型中的最顶层，对于普通用户来说，它是网络通信最直接的接口。
这一层包括了各种应用程序和服务，它们使用网络进行通信和数据交换。
以下是应用层的一些关键特点和功能：
1. 各种网络应用程序： 应用层包括了所有利用网络的应用程序，如网页浏览器（使用HTTP协议）、电子邮件客户端（使用SMTP和IMAP/POP3协议）、在线聊天服务、文件传输服务（使用FTP协议）等。
2. 数据生成与接收： 在应用层，用户通过各种应用程序生成和接收数据。
例如，当你使用网页浏览器浏览网站时，浏览器会发送HTTP请求，并接收服务器的响应来显示网页内容。
3. 端到端通信： 应用层协议通常涉及端到端的通信。
这意味着数据直接从源应用程序传输到目标应用程序，例如，从一个电子邮件客户端传输到另一个电子邮件客户端。
4. 数据编码和处理： 应用层还负责数据的编码、加密、解密和压缩等处理。
这确保了数据在网络上传输时的安全性和效率。
5. 用户界面的提供： 应用层为用户提供了与网络交互的界面。这些界面可以是图形界面，如网页浏览器，或者是命令行界面，如某些文件传输工具。
6. 会话管理： 很多应用层协议还包括会话管理功能，它们帮助管理用户的登录状态、数据交换会话等。
应用层的目的是为用户提供一种方式来执行网络操作，无论是浏览网页、发送电子邮件、传输文件，还是进行在线通信。
这一层是TCP/IP模型中与用户最为接近的部分，直接影响用户的网络体验。
TCP/IP与OSI区别
1. 层级结构不同：OSI模型分为七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
TCP/IP模型通常描述为四层：链路层、互联网层、传输层和应用层。
2. 起源和应用：OSI模型是国际标准化组织（ISO）为网络协议设计提出的理论性模型，是一种指导性和教学性的工具。
TCP/IP模型则是基于实际的网络协议开发的，主要基于互联网的实际运作。
3. 实用性和普及程度：TCP/IP模型由于其简单性和实用性，已成为互联网的实际标准。
OSI模型虽然在理论上更完整，但在实际网络中的应用不如TCP/IP广泛。
4. 兼容性：两个模型在某些层次上是兼容的，例如都有传输层和网络层。但是，OSI模型的会话层、表示层和应用层通常在TCP/IP模型中合并为单一的应用层。
