计算机网络——OSI和TCP/IP模型

OSI模型

一、OSI模型概述

OSI模型是一个理论框架,将网络通信分为七层,旨在提供一个通用的、国际化的网络通信标准,强调分层解耦和协议独立性。其特点如下:

  • 严格分层:每层功能明确。
  • 协议与实现分离:理论上任何协议可替换。

二、OSI模型的七层结构

(一)物理层(Physical Layer)

  • 功能:负责在物理介质传输比特流(0和1),即数据信号。
  • 相关设备及信号:网线、光纤、集线器;网卡的电压信号、Wi-Fi的无线电波。
  • 功能:将数据信号转化为帧,获取数据信号中的Mac地址,判断数据信号中是否有错误,提供相邻节点的可靠传输。
  • 设备及协议:以太网(Ethernet),Mac地址、交换机(Switch)。

(三)网络层(Network Layer)

  • 功能:负责数据包的路由和转发,实现不同网络之间的通信。
  • 协议与设备:IP协议、路由器(Router)。
  • 示例:IP地址分配、路由选择(OSPF、BGP)。

(四)传输层(Transport Layer)

  • 功能:提供端到端的可靠数据传输(节点与端口)。
  • 协议:TCP(可靠传输)、UDP(高效传输)。
  • 示例:TCP的三次握手、UDP实时视频流。

(五)会话层(Session Layer)

  • 功能:管理会话的建立、维护和终止,协调通信过程。
  • 协议:RPC(远程过程调用)、NetBIOS。
  • 示例:视频会议的会话管理。

(六)表示层(Presentation Layer)

  • 功能:负责数据的格式化、加密和解密,确保数据能够被正确解析。
  • 协议:SSL/TLS(加密),JPEG(图像格式)。
  • 示例:HTTPS的加密通信、数据的压缩与解压缩。

(七)应用层(Application Layer)

  • 功能:提供用户接口和应用服务,直接与用户交互。
  • 协议:HTTP、FTP、SMTP、DNS。
  • 示例:浏览器访问网页、电子邮件发送。

三、用OSI模型模拟访问网页的过程

  • 应用层:浏览器发起HTTP请求(如GET/index.html)。
  • 表示层:将HTTP请求加密(如HTTPS)。
  • 会话层:建立与服务器的会话(如TCP连接)。
  • 传输层:将数据分段并添加TCP头部(如端口号)。
  • 网络层:添加IP头部(如源IP、目标IP)。
  • 数据链路层:添加MAC头部(如源MAC、目的MAC)。
  • 物理层:将数据转换为电信号或光信号,通过网线传输。

TCP模型

一、TCP模型概述

TCP模型是基于实际使用的TCP/IP协议族,旨在解决互联网通信问题。其特点如下:

  • 分层简化:更注重实用性。
  • 直接对应具体协议:如HTTP在应用层,IP在网络层。
  • 层次边界模糊:如SSL/TLS横跨应用层和传输层。

二、TCP模型与OSI模型的对应关系

TCP模型将OSI模型的应用层、表示层和会话层统一为应用层,将数据链路层和物理层统一为网络接口层。

三、TCP模型与OSI模型的相似点

两者都通过分层思想将复杂的网络通信问题分解为多个子问题,每层专注于特定功能。例如传输层(TCP/UDP)负责端到端通信,网络层(IP)负责路由。

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