计算机网络中的七层模型详细总结

计算机网络的七层架构是经常提到的,不管是找工作还是考研都会是面试笔试的高频题。可是一直都记不住这个七层模型,就算背住了也很快忘记肿么办哩,很是苦恼呢!主要原因还是因为没有真实的使用场景,也没能理解其中的原理。其实七层之间关系紧密,如果理解其原理和各层之间的功能及关系,丝毫不夸张地可以说学计算机网络就理顺了一个学习框架和主线了。

这个东西是计算机网络的基础,既然碰巧看到就顺便整理一下吧。很多知识的梳理才能理解贯通。希望对大家有帮助~

曾经上计算机网络,我的老师教给我们一个巧记的方法,“7个字理顺七层模型”——“物、链、网、传、会、表、应”,7个字分别是由下至上七层名称的简写。还是记不住?没事当顺口溜念念就有感觉啦~

一、何为七层模型?

七层模型,也称为OSI(Open System Interconnection)参考模型,是国际标准化组织(ISO)制定的一个用于计算机或通讯系统间互联的标准体系。它是一个七层的、抽象的模型体,不仅包括一系列抽象的术语或概念,也包括具体的协议。 
ISO 就是 Internationalization Standard Organization(国际标准组织)。

二、模型优点

建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题。它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来:服务说明某一层为上一层提供一些什么功能,接口说明上一层如何使用下层的服务,而协议涉及如何实现本层的服务;这样各层之间具有很强的独立性,互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的,只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以了。

网络七层的划分也是为了使网络的不同功能模块(不同层次)分担起不同的职责,从而带来如下好处:    
● 减轻问题的复杂程度,一旦网络发生故障,可迅速定位故障所处层次,便于查找和纠错;    
● 在各层分别定义标准接口,使具备相同对等层的不同网络设备能实现互操作,各层之间则相对独立,一种高层协议可放在多种低层协议上运行;    
● 能有效刺激网络技术革新,因为每次更新都可以在小范围内进行,不需对整个网络动大手术;    
● 便于研究和教学。

 三、详细说明

下面这个图可以说总结的比较到位了~

《计算机网络中的七层模型详细总结》

①物理层

建立、维护、断开物理连接。(由底层网络定义协议)以比特流传输,不可靠传输

O S I 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。

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。

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。

②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) 传输数据链路帧、数据可靠传输 
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:   在物理层提供比特流服务的基础上,建立相邻结点之间的数据链路,通过差错控制提供数据帧(Frame)在信道上无差错的传输,并进行各电路上的动作系列。   
  
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。

③网络层

进行逻辑地址寻址,实现不同网络之间的路径选择。 分组传输,路由器的选择与转发
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。

O S I 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。
   
网络层负责在源机器和目标机器之间建立它们所使用的路由。这一层本身没有任何错误检测和修正机制,因此,网络层必须依赖于端端之间的由D L L提供的可靠传输服务。   

④传输层

定义传输数据的协议端口号,以及流控和差错校验。 传输数据段,建立主机端到端连接和数据传输
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)。

O S I 模型中最重要的一层。传输协议同时进行流量控制或是基于接收方可接收数据的快慢程度规定适当的发送速率

⑤会话层

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。   

⑥表示层

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。 

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。

公开密钥密码体系:加密算法以及公钥都是公开的。其中公钥加密数据,私密来解密。

⑦应用层 

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,也就是提供应用的接口。 
协议有:HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP等。

补充知识

一个设备工作在哪一层,关键看它工作时利用哪一层的数据头部信息。网桥工作时,是以MAC头部来决定转发端口的,因此显然它是数据链路层的设备。 
具体说: 

  • 物理层:网卡,网线,集线器,中继器,调制解调器 
  • 数据链路层:网桥,交换机 
  • 网络层:路由器 
  • 网关工作在第四层传输层及其以上。 
  • 集线器是物理层设备,采用广播的形式来传输信息。 
  • 交换机就是用来进行报文交换的机器。多为链路层设备(二层交换机),能够进行地址学习,采用存储转发的形式来交换报文.。 
  • 路由器的一个作用是连通不同的网络,另一个作用是选择信息传送的线路。

七层对应 发实体可是要熟练于心的哦!

另外

  • 会话层不参与数据传输,却对数据传输进行管理。
  • 五层协议体系结构:应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层
  • 广播风暴产生于网络层,可用路由器抑制广播风暴
  • PPP协议是链路层协议
  • TCP/IP是四层的体系结构:应用层、传输层、网络层、网络接口层(具体各层的主要协议见下篇分享吧)

各层顺序名称、功能、各层对应的实体以及协议你们都get到了没?把各层串起来想想一下数据传输的整个过程吧!

    原文作者:艳Yansky
    原文地址: https://blog.csdn.net/Yansky58685/article/details/98118124
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