OSI全称Open System Interconnection，OSI 模型是一个描述网络功能的概念框架。简单来说，OSI 模型标对计算机系统彼此之间发送信息的方式进行了标准化。
学习目标
- 什么是 OSI 模型
- 七层模型中各层的用途
- 七层模型中各层可能出现的问题
- TCP/IP 模型与 OSI 模型的区别
术语
节点
节点（node）是连接到网络的物理电子设备，比如电脑、打印机、路由器等等。如果配置正确的话，节点可以在网络上进行信息的收发。
节点可以彼此相邻，其中的节点 A 可以直接连接到节点 B。节点之间也可以有中间节点，例如节点 A 和节点 B 之间可以放置一个交换机或路由器。
通常，路由器将网络连接到因特网，而交换机运行在网络内部，促进内网通信。
链路
链路（link）连接网络中的节点，它可以是有线的，比如以太网，也可以是无线的，比如 WiFi。
链路要么是点对点的（节点 A 与节点 B 相连），要么是多点的（节点 A 与节点 B 和节点 C 相连）。
我们也可以在谈论信息传输时将其描述成一对一与一对多的关系。
协议
协议（protocol）是一组相互商定的规则，允许网络中的两个节点交换数据。 例如http、rpc、smtp、ftp等等。
网络
网络（network）是一组计算机、打印机或任何其它想要共享数据的设备的通用术语。
网络的类型包括：LAN、HAN、CAN、MAN、WAN、BAN 或 VPN。你觉得我只是随便用 can 一词来押韵吗？才不是呢------这些都是真实的网络类型。从这里了解更多。
拓扑
拓扑（topology）描述的是节点和链路如何在网络配置中组合在一起，通常用图描述。这里是一些常见的网络拓扑类型：
常见的一些网络拓扑图
网络由节点、节点之间的链路和管理节点间数据传输的协议组成。
无论网络的规模和复杂度如何，你都可以通过学习 OSI 模型和七层网络来理解所有在计算机网络中发生的事情。
什么是OSI模型？
OSI模型有7层layer组成。分别是
- 物理层 P
- 数据链路层 D
- 网络层 I
- 传输层 T
- 会话层 S
- 表示层 P
- 应用层 A
简称PDITSPA。
物理层
第一层是 物理层。第一层中有很多技术------从物理网络设备、布线到电缆如何连接到设备之间的一切。另外，如果我们不需要电缆，那么信号的类型和传输方式是什么（例如，无线宽带）。
第一层的数据单元是比特（bit）。
比特是可传输数字信息的最小单元。比特是二进制的，要么为 0 要么为 1。字节（byte）由八个比特组成，用于表示单个字符，比如字母、数字或符号。
半双工 和双工扩展
半双工（Half Duplex）和双工（Full Duplex）是两种通信模式，用于描述在通信中发送和接收数据的方式。它们的定义如下：
- 半双工：在半双工通信中，数据可以在通信的两个方向上进行传输，但是不能同时进行。也就是说，通信的两端可以交替地发送和接收数据，但在同一时间点只能进行发送或接收。类比于对讲机，一方发话时另一方必须等待，不能同时互相说话。
- 双工：在双工通信中，数据可以同时在通信的两个方向上进行传输。也就是说，通信的两端可以同时发送和接收数据。类比于电话通话，双方可以同时说话和听对方说话，实现双向的实时通信。
总的来说，半双工通信允许数据在通信两端的相反方向上进行交替传输，而双工通信允许数据在通信两端的两个方向上同时传输。
需要根据具体的通信需求和设备的支持来选择使用哪种通信模式。某些场景下，半双工通信已经足够满足需求，而在需要同时进行双向通信的情况下，则需要使用双工通信。
数据链路层
第二层是 数据链路层。它定义了数据的传输格式、可以在节点间流动的数据量大小、数据流动可以持续的时长，以及在流中检测到错误时应采取的措施。
第二层的数据单元是
帧（frame）。
每一帧都包括一个帧头、主体和一个帧尾：
- 帧头：通常包括源节点和目的节点的 MAC 地址。
- 主体：由要传输的比特组成。
- 帧尾：包括错误检测信息。当检测到错误时，根据实现或网络的配置或协议，帧可能被丢弃，或者错误会被报告给上面的层，用于进一步错误校正。例如，错误检测机制的有循环冗余校验（CRC，Cyclic Redundancy Check）和帧校验序列（FCS，Frame Check Sequence）。
帧的大小通常有一个最大值，这个值被称为最大传输单元（MTU，Maximum Transmission Unit）。
MTU扩展
MTU 是 Maximum Transmission Unit（最大传输单元）的缩写，表示在计算机网络中可传输的最大数据包大小。它定义了在网络传输中数据包的最大长度。
MTU 的大小是由所使用的网络设备或协议决定的，通常以字节为单位。较常见的 MTU 大小为 1500 字节，这是以太网的标准 MTU 值。其他网络技术可能具有不同的 MTU 值，例如 PPP（Point-to-Point Protocol）的 MTU 值为 576 字节。
较大的 MTU 值可以带来更高的网络传输效率，因为在传输过程中，较小的数据包头部占据的比重较小，从而减少了网络开销。然而，较大的 MTU 值也可能面临一些问题，例如：
- 分段重组：当一个数据包的大小超过网络设备或网络链路所支持的 MTU 值时，数据包需要被分割成更小的片段进行传输。接收方需要重新组装这些片段。这个过程会增加网络负担和延迟。
- 路径 MTU 发现：为了避免对数据包进行分段重组，网络协议通常会使用路径 MTU 发现技术。该技术可以让发送方根据网络状况动态调整数据包的大小，以适应网络链路中最小的 MTU 值。
需要注意的是，不同的网络协议和设备支持的 MTU 大小可能有所不同。在配置网络设备或进行网络调优时，了解和适应正确的 MTU 值是很重要的。
网络层
第三层是 网络层。 就是在这里，我们通过路由器在网络间或跨网发送信息。不仅仅是节点到节点的通信，我们现在还可以进行网络到网络的通信了。
路由器是第三层的主力------它们是在第三层中必不可少。路由器跨越多个网络移动数据包。
路由器不仅通过连接到网络服务提供商（ISPs，Internet Service Providers）提供因特网访问，还跟踪着所在网络中的一切（记住交换机跟踪的是一个网络中所有的 MAC 地址），它所连接的其它网络，以及在这些网络中路由数据包的不同路径。
路由器将所有的地址和路由信息都保存在路由表中。
传输层
第四层是 传输层。在这里，我们会深入探讨了两个节点之间连接的具体细节，以及信息是如何在它们之间进行传输的。第四层建立在第二层的功能之上------线路规划、流量控制和错误控制。
这一层也负责数据包的分段，或者说数据包如何被拆分成小片并发往整个网络。
不像上一层，第四层也理解整个消息，而不只是每个独立的数据包的内容。根据对整个消息的理解，第四层不再一次性发送所有数据包，从而管理网络拥塞。
第四层的数据单元有好几个不同的名字，对于 TCP 而言，数据单元是数据包。对于 UDP 而言，包被称为数据报（datagram）。为了简化，我将只使用数据包这个术语。
第四层中最有名的两个协议是传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）和用户数据报协议（UDP，User Datagram Protocol）。
TCP 是一个面向连接的协议，优先保证的是数据的质量而不是速度。
TCP 显式地与目的节点建立连接，并要求在数据传输时进行源节点与目的节点之间的握手操作。握手能够确认数据已经被接收。如果目的节点没有收到所有的数据，TCP 就会要求进行重传。
TCP 也会确保数据包以正确的顺序交付或者重组。从这里了解更多有关 TCP 的信息。
UDP 是一个无连接的协议，优先保证速度而不是数据的质量。UDP 不要求进行握手，这也正是它被称为无连接的原因。
因为 UDP 不必等待确认，所以它可以以更快的速度发送数据，但并非所有的数据都能成功传输，我们也不会知道哪些数据传输失败了。
如果信息被拆分成多个数据报，除非这些数据报都包含一个序列号，否则 UDP 无法确保以正确的顺序重组数据包。从这里了解更多有关 UDP 的信息。
TCP 和 UDP 都将数据发往网络设备上的特定端口，这些网络设备都有自己的 IP 地址。IP 地址和端口号的组合被称为套接字（socket）。
会话层
第五层是 会话层，负责建立、维持和终止会话。
会话建立在两个网络应用之间，是双方商定好的连接。注意，我们没有说两个节点，我们已经离开节点了，它们是第四层中的东西。
开玩笑的，我们还是有节点的，但是第五层不需要保留节点的概念，因为它是之前各层抽象出来的（关心）的概念。
所以会话是一个建立在两个特定的用户应用之间的连接，其中有一些重要的概念需要考虑：
- 客户端与服务器模型：请求信息的应用被称为客户端，拥有被请求信息的应用被称为服务器。
- 请求与响应模型：在建立会话的过程和会话期间，不断有来回的信息请求，还有包含被请求信息的响应或者是"嘿，我没有你要的东西"。
会话持续的时间可以非常短，也可以非常长，有时会话也可能会失败。
根据所采用的协议，会话可能会启动各种故障解决程序。根据所使用的应用程序/协议/硬件，会话可能支持单工，半双工或全双工模式。
第五层中协议的例子有网络基本输入输出系统（NetBIOS，Network Basic Input Output System）和远程过程调用协议（RPC，Remote Procedure Call Protocol）等等。
表示层
第六层是 表示层，负责数据的格式，比如字符编码与转换，以及数据加密。
托管用户应用程序的操作系统通常包含第六层中的程序，这个功能并不总是被网络协议实现。
第六层确保第七层中的用户程序可以成功地消费数据，当然还有最终数据的展示。
有三种数据格式化方法需要注意：
- 美国信息交换标准代码（ASCII，American Standard Code for Information Interchange）：这个七位编码技术是字符编码中使用最广泛的标准。ASCII 的一个超集是 ISO-885901，它提供了西欧语言所必需的大多数字符。
- 扩充的二进制编码的十进制交换码（EBDCIC，Extended Binary-Coded Decimal Interchange Code）：由 IBM 设计，用于大型机。此编码与其他字符编码方法不兼容。
- 万国码（Unicode）：可以使用 32 位，16 位或 8 位字符的字符编码，它尝试容纳所有已知的字母。
应用层
第七层是 应用层。
顾名思义，这一层最终负责支持用户程序使用的服务。应用程序包括安装在操作系统中的软件程序，比如因特网浏览器（例如 Firefox）或文字处理程序（例如 Microsoft Word）。
应用程序可以在后台执行专门的网络功能，也可以要求第七层中专门的服务。
例如专门创建电子邮件程序，它在网络上运行并利用第七层中网络功能（比如电子邮件协议）。
应用程序也可以控制用户交互，比如安全检查（例如 MFA）、识别两名参与者的身份、初始化信息交换等。
这一层中运行的协议包括文件传输协议（FTP，File Transfer Protocol）、安全壳协议（SSH，Secure Shell）、简单邮件传输协议（SMTP，Simple Mail Transfer Protocol）、因特网消息访问协议（IMAP，Internet Message Access Protocol）、域名服务（DNS，Domain Name Service）和超文本传输协议（HTTP，Hypertext Transfer Protocol）。
虽然这些协议中的每一个都服务于不同的功能，运行的方式也各不相同，但从较高的层次看，它们都促进了信息的交流。
OSI 7层网络模型和TCP/IP 4层网络模型对比
OSI7层网络模型：
- 物理层：定义了传输介质和物理连接的规范，负责数据的传输和接收。
- 数据链路层：负责将数据分帧并进行错误检测和纠正，以确保数据在物理链路上的可靠传输。
- 网络层：提供了寻址和路由功能，负责选择最佳路径将数据包传输到目标主机。
- 传输层：负责端到端的可靠数据传输，提供了数据分段、流量控制和错误检测等功能。
- 会话层：负责建立、管理和终止应用程序之间的会话或连接。
- 表示层：负责数据的加密、压缩、格式化和转换，以便在不同系统间的交换。
- 应用层：提供应用程序与网络的接口，支持特定的应用协议和服务（如HTTP、FTP等）。
4层网络模型（TCP/IP模型）：
- 网络接口层（数据链路层和物理层的组合）：负责封装数据包，并在物理网络上进行传输。
- 网际层（网络层）：负责实现数据的路由和分发，以及 IP 寻址和 IP 数据报的传输。
- 传输层：提供端到端的可靠数据传输，包括 TCP 和 UDP 协议，负责数据的分段、流量控制和错误检测等。
- 应用层：提供应用程序与网络的接口，支持特定的应用协议和服务（如HTTP、FTP等）。
对比：
- OSI7层模型相对更加详细，将网络功能划分得更细致，而4层模型更为简洁，将功能划分得更为紧凑。
- OSI7层模型中的会话层、表示层和应用层在4层模型中合并为应用层。
- OSI7层模型更加理论化，用于指导协议设计和网络标准制定；而4层模型是实际应用中广泛采用的模型，更符合实际网络的运作方式。
reference
- The Illustrated Network, 2nd Edition
- Protocol Data Unit (PDU): www.geeksforgeeks.org/difference-...
- Troubleshooting Along the OSI Model: www.pearsonitcertification.com/articles/ar...
- The OSI Model Demystified: www.youtube.com/watch?v=HEE...
- OSI Model for Dummies: www.dummies.com/programming...