網絡基礎七層原理（重點1，網絡小白必備知識）

網絡基礎七層原理
一.什么是網絡基礎七層原理
二.七層模型的起源
三.七層模型的原理和協議
四.七層模型有何用處
1.七層模型，亦稱OSI（Open System Interconnection）。參考模型是國際標準化組織（ISO）制定的一個用于計算機或通信系統間互聯的標準體系，一般稱為OSI參考模型或七層模型。
它是一個七層的、抽象的模型體，不僅包括一系列抽象的術語或概念，也包括具體的協議。
2.OSI的大部分設計工作實際上只是Honeywell Information System

公司的一個小組完成的，小組的技術負責人是Charlie Bachman。在70年代中期，這個小組主要是為了開發一些原型系統而成立的，主要關注數據庫系統的設計。70年代中，為了支持數據庫系統的訪問，需要一個結構化的分布式通信系統體系結構。
于是這個小組研究了現有的一些解決方案，其中包括IBM公司的SNA(System Network Architecture)、ARPANET（Internet的前身）的協議、以及為標準化的數據庫正在研究中的一些表示服務（presentation services）的相關概念，在1977年提出了一個七層的體系結構模型，他們內部稱之為分布式系統體系結構（DSA）。
　　與此同時，1977年英國標準化協會向國際標準化組織（ISO）提議，為了定義分布處理之間的通信基礎設施，需要一個標準的體系結構。結果，ISO就開放系統互聯（OSI）問題成立了一個專委會（TC 97, Subcomittee 16），指定由美國國家標準協會（ANSI）開發一個標準草案，在專委會第一次正式會議之前提交。
Bachman [1] 參加了ANSI早期的會議，并提交了他的七層模型，這個模型就成了提交ISO專委會的唯一的一份草案。
1978年3月，在ISO的OSI專委會在華盛頓召開的會議上，與會專家很快達成了共識，認為這個分層的體系結構能夠滿足開放式系統的大多數需求，而且具有可擴展的能力，能夠滿足新的需求。
于是，1978年發布了這個臨時版本，1979年稍作細化之后，成了最終的版本。所以，OSI模型和1977年DSA模型基本相同。
3.詳細原理和介紹

1.應用層（Application Layer）
應用層是最靠近用戶的OSI層。這一層為用戶的應用程序（例如電子郵件、文件傳輸和終端仿真）提供網絡服務。。
協議有：HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP等。
應用層也稱為應用實體（AE），它由若干個特定應用服務元素（SASE）和一個或多個公用應用服務元素（CASE）組成。每個SASE提供特定的應用服務，例如文件運輸訪問和管理（FTAM）、電子文電處理（MHS）、虛擬終端協議（VAP）等。CASE提供一組公用的應用服務，例如聯系控制服務元素（ACSE）、可靠運輸服務元素（RTSE）和遠程操作服務元素（ROSE）等。主要負責對軟件提供接口以使程序能使用網絡服務。術語“應用層”并不是指運行在網絡上的某個特別應用程序 ，應用層提供的服務包括文件傳輸、文件管理以及電子郵件的信息處理。
表示層（Presentation Layer）
數據的表示、安全、壓縮。可確保一個系統的應用層所發送的信息可以被另一個系統的應用層讀取。
格式有：JPEG、ASCll、DECOIC、加密格式等。
應用程序和網絡之間的翻譯官，在表示層，數據將按照網絡能理解的方案進行格式化；這種格式化也因所使用網絡的類型不同而不同。 　　
表示層管理數據的解密與加密，如系統口令的處理。例如：在 Internet上查詢你銀行賬戶，使用的即是一種安全連接。你的賬戶數據在發送前被加密，在網絡的另一端，表示層將對接收到的數據解密。除此之外，表示層協議還對圖片和文件格式信息進行解碼和編碼。
會話層（Session Layer）
建立、管理、終止會話，對應主機進程，指本地主機與遠程主機正在進行的會話。
通過傳輸層（端口號：傳輸端口與接收端口）建立數據傳輸的通路。主要在你的系統之間發起會話或者接受會話請求（設備之間需要互相認識可以是IP也可以是MAC或者是主機名）。
負責在網絡中的兩節點之間建立、維持和終止通信。 會話層的功能包括：建立通信鏈接，保持會話過程通信鏈接的暢通，同步兩個節點之間的對話，決定通信是否被中斷以及通信中斷時決定從何處重新發送。 　　
你可能常常聽到有人把會話層稱作網絡通信的“交通警察”。當通過撥號向你的 ISP （因特網服務提供商）請求連接到因特網時，ISP 服務器上的會話層向你與你的 PC 客戶機上的會話層進行協商連接。若你的電話線偶然從墻上插孔脫落時，你終端機上的會話層將檢測到連接中斷并重新發起連接。會話層通過決定節點通信的優先級和通信時間的長短來設置通信期限。
傳輸層（Transport Layer）
定義傳輸數據的協議端口號，以及流控和差錯校驗。
協議有：TCP UDP等，數據包一旦離開網卡即進入網絡傳輸層。
定義了一些傳輸數據的協議和端口號（WWW端口80等），如：TCP（傳輸控制協議，傳輸效率低，可靠性強，用于傳輸可靠性要求高，數據量大的數據），UDP（用戶數據報協議，與TCP特性恰恰相反，用于傳輸可靠性要求不高，數據量小的數據，如QQ聊天數據就是通過這種方式傳輸的）。 主要是將從下層接收的數據進行分段和傳輸，到達目的地址后再進行重組。常常把這一層數據叫做段。
O S I 模型中最重要的一層。傳輸協議同時進行流量控制或是基于接收方可接收數據的快慢程度規定適當的發送速率。除此之外，傳輸層按照網絡能處理的最大尺寸將較長的數據包進行強制分割。例如，以太網無法接收大于1 5 0 0 字節的數據包。發送方節點的傳輸層將數據分割成較小的數據片，同時對每一數據片安排一序列號，以便數據到達接收方節點的傳輸層時，能以正確的順序重組。該過程即被稱為排序。工作在傳輸層的一種服務是 T C P / I P 協議套中的T C P （傳輸控制協議），另一項傳輸層服務是I P X / S P X 協議集的S P X （序列包交換）。
網絡層（Network Layer）
進行邏輯地址尋址，實現不同網絡之間的路徑選擇。
協議有：ICMP IGMP IP（IPV4 IPV6） ARP RARP等。
在位于不同地理位置的網絡中的兩個主機系統之間提供連接和路徑選擇。Internet的發展使得從世界各站點訪問信息的用戶數大大增加，而網絡層正是管理這種連接的層。
O S I 模型的第三層，其主要功能是將網絡地址翻譯成對應的物理地址，并決定如何將數據從發送方路由到接收方。 　
　
網絡層通過綜合考慮發送優先權、網絡擁塞程度、服務質量以及可選路由的花費來決定從一個網絡中節點A 到另一個網絡中節點B 的最佳路徑。由于網絡層處理，并智能指導數據傳送，路由器連接網絡各段，所以路由器屬于網絡層。在網絡中，“路由”是基于編址方案、使用模式以及可達性來指引數據的發送。
　　
網絡層負責在源機器和目標機器之間建立它們所使用的路由。這一層本身沒有任何錯誤檢測和修正機制，因此，網絡層必須依賴于端端之間的由D L L提供的可靠傳輸服務。 　　
網絡層用于本地L A N網段之上的計算機系統建立通信，它之所以可以這樣做，是因為它有自己的路由地址結構，這種結構與第二層機器地址是分開的、獨立的。這種協議稱為路由或可路由協議。路由協議包括I P、N o v e l l公司的I P X以及A p p l e Ta l k協議。 　　
網絡層是可選的，它只用于當兩個計算機系統處于不同的由路由器分割開的網段這種情況，或者當通信應用要求某種網絡層或傳輸層提供的服務、特性或者能力時。例如，當兩臺主機處于同一個L A N網段的直接相連這種情況，它們之間的通信只使用L A N的通信機制就可以了(即OSI 參考模型的一二層)。
數據鏈路層（Datalink Layer）
建立邏輯連接、進行硬件地址尋址、差錯校驗等功能。（由底層網絡定義協議）
將比特組合成字節進而組合成幀，用MAC地址訪問介質，錯誤發現但不能糾正。
數據鏈路層協議的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。
定義了如何讓格式化數據以進行傳輸，以及如何讓控制對物理介質的訪問。這一層通常還提供錯誤檢測和糾正，以確保數據的可靠傳輸。
OSI模型的第二層，它控制網絡層與物理層之間的通信。它的主要功能是如何在不可靠的物理線路上進行數據的可靠傳遞。為了保證傳輸，從網絡層接收到的數據被分割成特定的可被物理層傳輸的幀。幀是用來移動數據的結構包，它不僅包括原始數據，還包括發送方和接收方的物理地址以及檢錯和控制信息。其中的地址確定了幀將發送到何處，而糾錯和控制信息則確保幀無差錯到達。 如果在傳送數據時，接收點檢測到所傳數據中有差錯，就要通知發送方重發這一幀。
　　
數據鏈路層的功能獨立于網絡和它的節點和所采用的物理層類型，它也不關心是否正在運行 Wo r d 、E x c e l 或使用I n t e r n e t 。有一些連接設備，如交換機，由于它們要對幀解碼并使用幀信息將數據發送到正確的接收方，所以它們是工作在數據鏈路層的。 　　
數據鏈路層（DataLinkLayer):在物理層提供比特流服務的基礎上，建立相鄰結點之間的數據鏈路，通過差錯控制提供數據幀（Frame）在信道上無差錯的傳輸，并進行各電路上的動作系列。 　
　
數據鏈路層在不可靠的物理介質上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址尋址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發等。
物理層（Physical Layer）
建立、維護、斷開物理連接。（由底層網絡定義協議）
主要定義物理設備標準，如網線的接口類型、光纖的接口類型、各種傳輸介質的傳輸速率等。它的主要作用是傳輸比特流（就是由1、0轉化為電流強弱來進行傳輸,到達目的地后在轉化為1、0，也就是我們常說的數模轉換與模數轉換）。這一層的數據叫做比特。
O S I 模型的最低層或第一層，該層包括物理連網媒介，如電纜連線連接器。物理層的協議產生并檢測電壓以便發送和接收攜帶數據的信號。在你的桌面P C 上插入網絡接口卡，你就建立了計算機連網的基礎。換言之，你提供了一個物理層。盡管物理層不提供糾錯服務，但它能夠設定數據傳輸速率并監測數據出錯率。網絡物理問題，如電線斷開，將影響物理層。 　　用戶要傳遞信息就要利用一些物理媒體，如雙絞線、同軸電纜等，但具體的物理媒體并不在OSI的7層之內，有人把物理媒體當做第0層，物理層的任務就是為它的上一層提供一個物理連接，以及它們的機械、電氣、功能和過程特性。如規定使用電纜和接頭的類型、傳送信號的電壓等。在這一層，數據還沒有被組織，僅作為原始的位流或電氣電壓處理，單位是bit比特。
4.每層的協議和數據是如何接收的
5.應用層協議：HTTP超文本傳輸協議，FTP文件傳輸協議，TFTP:簡單文件傳輸協議，IP地址解析域名協議
6.傳輸層：TCP：端口協議，安全低效，UDP：端口協議，高效不安全
7.網絡層：ICMP：數據報文控制協議，IGMP:用戶數據報文控制協議，IP協議，ARP：IP地址解析成MAC地址協議，RARP：MAC地址解析成MAC地址。
8.七層模型用處
一個設備工作在哪一層，關鍵看它工作時利用哪一層的數據頭部信息。網橋工作時，是以MAC頭部來決定轉發端口的，因此顯然它是數據鏈路層的設備。
具體說:
物理層：網卡，網線，集線器，中繼器，調制解調器
數據鏈路層：網橋，交換機
網絡層：路由器
網關工作在第四層傳輸層及其以上。
集線器是物理層設備,采用廣播的形式來傳輸信息。
交換機就是用來進行報文交換的機器。多為鏈路層設備(二層交換機)，能夠進行地址學習，采用存儲轉發的形式來交換報文.。
路由器的一個作用是連通不同的網絡，另一個作用是選擇信息傳送的線路。選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網絡系統通信負荷，節約網絡系統資源，提高網絡系統暢通率。