叙述下 OSI 模型以及TCP/IP模型中所有用到协议

作者&投稿:宗政怀 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
OSI(Open System Interconnect)开放式系统互联。

一般都叫OSI参考模型

是ISO(国际标准化组织)组织在1985年研究的网络互联模型。

最早的时候网络刚刚出现的时候,很多大型的公司都拥有了网络技术,公司内部计算机可以相互连接。可以却不能与其它公司连接。因为没有一个统一的规范。计算机之间相互传输的信息对方不能理解。所以不能互联。

ISO为了更好的使网络应用更为普及,就推出了OSI参考模型。其含义就是推荐所有公司使用这个规范来控制网络。这样所有公司都有相同的规范,就能互联了。

其内容如下:

第7层应用层—直接对应用程序提供服务,应用程序可以

变化,但要包括电子消息传输

第6层表示层—格式化数据,以便为应用程序提供通用接

口。这可以包括加密服务

第5层会话层—在两个节点之间建立端连接。此服务包括

建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设

置,尽管可以在层4中处理双工方式

第4层传输层—常规数据递送-面向连接或无连接。包括

全双工或半双工、流控制和错误恢复服务

第3层网络层—本层通过寻址来建立两个节点之间的连接,

它包括通过互连网络来路由和中继数据

第2层数据链路层—在此层将数据分帧,并处理流控制。本层

指定拓扑结构并提供硬件寻址

第1层物理层—原始比特流的传输,电子信号传输和硬件接口

数据发送时,从第七层传到第一层,接受方则相反。

上三层总称应用层,用来控制软件方面。

下四层总称数据流层,用来管理硬件。

数据在发至数据流层的时候将被拆分。

在传输层的数据叫段 网络层叫包 数据链路层叫帧 物理层叫比特流 这样的叫法叫PDU (协议数据单元)

OSI中每一层都有每一层的作用。比如网络层就要管理本机的IP的目的地的IP。数据链路层就要管理MAC地址(介质访问控制)等等,所以在每层拆分数据后要进行封装,以完成接受方与本机相互联系通信的作用。

如以此规定。

OSI模型用途相当广泛。

比如交换机、集线器、路由器等很多网络设备的设计都是参照OSI模型设计的。
OSI参考模型中,各层的功能
OSI各层的功能:
物理层
物理层规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上
层协议提供了一个传输数据的物理媒体。
在这一层,数据的单位称为比特(bit)。
属于物理层定义的典型规范代表包括:EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。

数据链路层
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。
在这一层,数据的单位称为帧(frame)。
数据链路层协议的代表包括:SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。

网络层
网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。
在这一层,数据的单位称为数据包(packet)。
网络层协议的代表包括:IP、IPX、RIP、OSPF等
传输层
传输层是第一个端到端,即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不
可靠的传输。此外,传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。
在这一层,数据的单位称为数据段(segment)。
传输层协议的代表包括:TCP、UDP、SPX等。

会话层
会话层管理主机之间的会话进程,即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入
校验点来实现数据的同步。
  
表示层
表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层
的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。

应用层
应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。
应用层协议的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

OSI中的若干概念
上面我们简单的说明了7层体系的OSI参考模型,为了方便起见,我们常常把上面的7个层次分为低层与高层。低层为1~4层,是面向通信的,高层为5~7层,是面向信息处理的。
开放系统互连是使世界范围内的应用进程能开放式(而不是封闭式)的进行信息交换。目前形成的开放系统互连基本参考模型的正式文件是ISO 7498国际标准,又记为OSI/RM,笼统的称为OSI,我国的相应标准是GB 9387。
为了更好的理解OSI参考模型以及日后更深入的学习OSI的各个层次,我们将先对一些容易混淆的概念进行阐述, 然后对ISO 7498中最重要的基本概念进行阐述。
首先,在上面我们已经说起过体系结构的问题,并且已经知道体系结构是抽象的,而实现是具体的。在一般情况下,"系统"是指实际运作的一组物体或物件,而在"OSI系统"这种说法中,"系统"具有其特殊含义(即参考模型),为了区别起见,我们用"实系统"表示在现实世界中能够进行信息处理或信息传递的自治整体,它可以是一台或多台计算机以及这些计算机相关的软件、外部设备、终端、操作员、信息传输手段的集合。若这种实系统和在和其他实系统通信时遵守OSI标准,则这个实系统就叫做开放实系统。但是,一个开放实系统的各种功能都不一定和互连有关,而我们以后要讨论的开放系统互连参考模型中的系统,只是在开放实系统中和互连有关的部分,我们把这部分系统称为开放系统。
好,说了这么半天,我自己都搞晕了。现在我们就来看看ISO 7498中最重要的基本概念吧。
在OSI标准的制定过程中,所采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个较容易处理的范围较小的问题,在OSI中,问题的处理采用了自上而下逐步求精的方法。先丛最高一级的抽象开始,这一级的约束很少,然后逐渐更加精细的进行描述,同时加上越来越多的约束,在OSI中,采用了图3-1的三级抽象,这三级抽象分别是:体系结构、服务定义和协议规范,规范也称规格说明。

OSI体系结构也就是OSI参考模型,它是OSI所制定的标准中最高一级的抽象。用比较形式化的语言来讲,体系结构相当于对象或客体的类型,而具体的网络则相当于对象的一个实例。OSI参考模型正是描述了一个开放系统所要用到的对象的类型,它们之间的关系以及这些对象类型与这些关系之间的一些普遍的约束。
比OSI参考模型更低一级的抽象是OSI的服务定义。服务定义较详细的定义了各层所提供的服务。某一层的服务就是该层及其一些各层的一种能力,它通过接口提供给更高的一层,各层所提供的服务与这些服务是怎样实现的无关。此外,各种服务还定义了层与层之间的抽象接口,以及各层为进行层与层之间的交互而用的服务原语。但这并不涉及到这个接口是怎样实现的。
OSI标准中最低层的抽象是OSI协议规范,各层的协议规范精确的定义:应当发送什么样的控制信息,以及应当用什么样的过程来解释这个控制信息。协议的规范具有最严格的约束。
最后需要知道的是,在制定计算机网络标准方面起着很大作用的两大国际组织CCITT和ISO。许多问题都是他们共同商议决定的。从历史上看,CCITT与ISO的TC97工作领域是很不相同的,CCITT原来是从通信的角度考虑一些标准的制定,而TC97则关心信息处理。但随着科学技术的发展,通信与信息处理的界限越来越模糊了,于是通信与信息处理就成为CCITT和TC97所共同关心的领域。CCITT的建议书X.200就是关于开放系统互连参考模型的,它和上面提到的ISO 7498 基本上是相同的。

下图为TCP/IP协议模型,完成: (1)按顺序从下到上列出每层都名称,并简述其功能。~

从下向上分别是:网络接口层、网际层、传输层、应用层。

网络接口层
网络接口层实际上并不是因特网协议组中的一部分,但是它是数据包从一个设备的网络层传输到另外一个设备的网络层的方法。这个过程能够在网卡的软件驱动程序中控制,也可以在韧体或者专用芯片中控制。这将完成如添加报头准备发送、通过实体媒介实际发送这样一些数据链路功能。另一端,链路层将完成数据帧接收、去除报头并且将接收到的包传到网络层。

网络互连层
正如最初所定义的,网络层解决在一个单一网络上传输数据包的问题。类似的协议有X.25和ARPANET的Host/IMP Protocol。
一些IP承载的协议,如ICMP(用来发送关于IP发送的诊断信息)和IGMP(用来管理多播数据),它们位于IP层之上但是完成网络层的功能,这表明了因特网和OSI模型之间的不兼容性。所有的路由协议,如BGP、 OSPF、和RIP实际上也是网络层的一部分,尽管它们似乎应该属于更高的协议栈。


传输层
传输层的协议,能够解决诸如端到端可靠性(“数据是否已经到达目的地?”)和保证数据按照正确的顺序到达这样的问题。在TCP/IP协议组中,传输协议也包括所给数据应该送给哪个应用程序。
在TCP/IP协议组中技术上位于这个层的动态路由协议通常被认为是网络层的一部分;一个例子就是OSPF(IP协议89)。

应用层
该层包括所有和应用程序协同工作,利用基础网络交换应用程序专用的数据的协议。 应用层是大多数普通与网络相关的程序为了通过网络与其他程序通信所使用的层。这个层的处理过程是应用特有的;数据从网络相关的程序以这种应用内部使用的格式进行传送,然后被编码成标准协议的格式。
一些特定的程序被认为运行在这个层上。它们提供服务直接支持用户应用。这些程序和它们对应的协议包括HTTP(万维网服务)、FTP(文件传输)、SMTP(电子邮件)、SSH(安全远程登陆)、DNS(名称 IP 地址寻找)以及许多其他协议。

在互联网中实际使用的是TCP/IP参考模型。实际存在的协议主要包括在:物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。各协议也分别对应这5个层次而已。

要找出7个层次所对应的各协议,恐怕会话层和表示层的协议难找到啊。。

应用层
  ·DHCP(动态主机分配协议)
  · DNS (域名解析)
  · FTP(File Transfer Protocol)文件传输协议
  · Gopher (英文原义:The Internet Gopher Protocol 中文释义:(RFC-1436)网际Gopher协议)
  · HTTP (Hypertext Transfer Protocol)超文本传输协议
  · IMAP4 (Internet Message Access Protocol 4) 即 Internet信息访问协议的第4版本
  · IRC (Internet Relay Chat )网络聊天协议
  · NNTP (Network News Transport Protocol)RFC-977)网络新闻传输协议
  · XMPP 可扩展消息处理现场协议
  · POP3 (Post Office Protocol 3)即邮局协议的第3个版本
  · SIP 信令控制协议
  · SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)即简单邮件传输协议
  · SNMP (Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议)
  · SSH (Secure Shell)安全外壳协议
  · TELNET 远程登录协议
  · RPC (Remote Procedure Call Protocol)(RFC-1831)远程过程调用协议
  · RTCP (RTP Control Protocol)RTP 控制协议
  · RTSP (Real Time Streaming Protocol)实时流传输协议
  · TLS (Transport Layer Security Protocol)安全传输层协议
  · SDP( Session Description Protocol)会话描述协议
  · SOAP (Simple Object Access Protocol)简单对象访问协议
  · GTP 通用数据传输平台
  · STUN (Simple Traversal of UDP over NATs,NAT 的UDP简单穿越)是一种网络协议
  · NTP (Network Time Protocol)网络校时协议
传输层
  ·TCP(Transmission Control Protocol)传输控制协议
  · UDP (User Datagram Protocol)用户数据报协议
  · DCCP (Datagram Congestion Control Protocol)数据报拥塞控制协议
  · SCTP(STREAM CONTROL TRANSMISSION PROTOCOL)流控制传输协议
  · RTP(Real-time Transport Protocol或简写RTP)实时传送协议
  · RSVP (Resource ReSer Vation Protocol)资源预留协议
  · PPTP ( Point to Point Tunneling Protocol)点对点隧道协议
网络层
IP(IPv4 · IPv6) Internet Protocol(网络之间互连的协议)
ARP : Address Resolution Protocol即地址解析协议,实现通过IP地址得知其物理地址。
RARP :Reverse Address Resolution Protocol 反向地址转换协议允许局域网的物理机器从网关服务器的 ARP 表或者缓存上请求其 IP 地址。
ICMP :(Internet Control Message Protocol)Internet控制报文协议。它是TCP/IP协议族的一个子协议,用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。
ICMPv6:
IGMP :Internet 组管理协议(IGMP)是因特网协议家族中的一个组播协议,用于IP 主机向任一个直接相邻的路由器报告他们的组成员情况。
RIP : 路由信息协议(RIP)是一种在网关与主机之间交换路由选择信息的标准。
OSPF :(Open Shortest Path First开放式最短路径优先).
BGP :(Border Gateway Protocol )边界网关协议,用来连接Internet上独立系统的路由选择协议
IS-IS:(Intermediate System to Intermediate System Routing Protocol)中间系统到中间系统的路由选择协议.
IPsec:“Internet 协议安全性”是一种开放标准的框架结构,通过使用加密的安全服务以确保在 Internet 协议 (IP) 网络上进行保密而安全的通讯。
数据链路层
  802.11 · 802.16 · Wi-Fi · WiMAX · ATM · DTM · 令牌环 · 以太网 · FDDI · 帧中继 · GPRS · EVDO · HSPA · HDLC · PPP · L2TP · ISDN
物理层
  以太网物理层 · 调制解调器 · PLC · SONET/SDH · G.709 · 光导纤维 · 同轴电缆 · 双绞线