OSI及TCPIP的概念和区别.docx
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OSI及TCPIP的概念和区别
OSI及TCP/IP的概念和区别
什么是TCP/IP协议
TCP/IP协议(TransferControlnProtocol/InternetProtocol)叫做传输控制/网际协议,又叫网络通讯协议,这个协议是Internet国际互联网络的基础。
TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议。
虽然从名字上看TCP/IP包括两个协议,传输控制协议(TCP)和网际协议(IP),但TCP/IP实际上是一组协议,它包括上百个各种功能的协议,如:
远程登录、文件传输和电子邮件等,而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。
通常说TCP/IP是Internet协议族,而不单单是TCP和IP。
TCP/IP是用于计算机通信的一组协议,我们通常称它为TCP/IP协议族。
它是70年代中期美国国防部为其ARPANET广域网开发的网络体系结构和协议标准,以它为基础组建的INTERNET是目前国际上规模最大的计算机网络,正因为INTERNET的广泛使用,使得TCP/IP成了事实上的标准。
之所以说TCP/IP是一个协议族,是因为TCP/IP协议包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP等许多协议,这些协议一起称为TCP/IP协议。
以下我们对协议族中一些常用协议英文名称和用途作一介绍:
TCP(TransportControlProtocol)传输控制协议
IP(InternetworkingProtocol)网间网协议
UDP(UserDatagramProtocol)用户数据报协议
ICMP(InternetControlMessageProtocol)互联网控制信息协议
SMTP(SimpleMailTransferProtocol)简单邮件传输协议
SNMP(SimpleNetworkmanageProtocol)简单网络管理协议
FTP(FileTransferProtocol)文件传输协议
ARP(AddressResolationProtocol)地址解析协议
从协议分层模型方面来讲,TCP/IP由四个层次组成:
网络接口层、网间网层、传输层、应用层。
其中:
网络接口层这是TCP/IP软件的最低层,负责接收IP数据报并通过网络发送之,或者从网络上接收物理帧,抽出IP数据报,交给IP层。
网间网层负责相邻计算机之间的通信。
其功能包括三方面。
一、处理来自传输层的分组发送请求,收到请求后,将分组装入IP数据报,填充报头,选择去往信宿机的路径,然后将数据报发往适当的网络接口。
二、处理输入数据报:
首先检查其合法性,然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机,则去掉报头,将剩下部分交给适当的传输协议;假如该数据报尚未到达信宿,则转发该数据报。
三、处理路径、流控、拥塞等问题。
传输层提供应用程序间的通信。
其功能包括:
一、格式化信息流;二、提供可靠传输。
为实现后者,传输层协议规定接收端必须发回确认,并且假如分组丢失,必须重新发送。
应用层向用户提供一组常用的应用程序,比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。
远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。
TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。
文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。
前面我们已经学过关于OSI参考模型的相关概念,现在我们来看一看,相对于七层协议参考模型,TCP/IP协议是如何实现网络模型的。
数据链路层包括了硬件接口和协议ARP,RARP,这两个协议主要是用来建立送到物理层上的信息和接收从物理层上传来的信息;
网络层中的协议主要有IP,ICMP,IGMP等,由于它包含了IP协议模块,所以它是所有机遇TCP/IP协议网络的核心。
在网络层中,IP模块完成大部分功能。
ICMP和IGMP以及其他支持IP的协议帮助IP完成特定的任务,如传输差错控制信息以及主机/路由器之间的控制电文等。
网络层掌管着网络中主机间的信息传输。
传输层上的主要协议是TCP和UDP。
正如网络层控制着主机之间的数据传递,传输层控制着那些将要进入网络层的数据。
两个协议就是它管理这些数据的两种方式:
TCP是一个基于连接的协议(还记得我们在网络基础中讲到的关于面向连接的服务和面向无连接服务的概念吗?
忘了的话,去看看);UDP则是面向无连接服务的管理方式的协议。
应用层位于协议栈的顶端,它的主要任务就是应用了。
上面的协议当然也是为了这些应用而设计的,具体说来一些常用的协议功能如下:
Telnet:
提供远程登录(终端仿真)服务,好象比较古老的BBS就是用的这个登陆。
FTP:
提供应用级的文件传输服务,说的简单明了点就是远程文件访问等等服务;
SMTP:
不用说拉,天天用到的电子邮件协议。
TFTP:
提供小而简单的文件传输服务,实际上从某个角度上来说是对FTP的一种替换(在文件特别小并且仅有传输需求的时候)。
SNTP:
简单网络管理协议。
看名字就不用说什么含义了吧。
DNS:
域名解析服务,也就是如何将域名映射城IP地址的协议。
HTTP:
不知道各位对这个协议熟不熟悉啊?
这是超文本传输协议,你之所以现在能看到网上的图片,动画,音频,等等,都是仰仗这个协议在起作用啊!
OSI中的层功能
TCP/IP协议族
应用层
文件传输,电子邮件,文件服务,虚拟终端
TFTP,HTTP,SNMP,FTP,SMTP,DNS,Telnet
表示层
数据格式化,代码转换,数据加密
没有协议
会话层
解除或建立与别的接点的联系
没有协议
传输层
提供端对端的接口
TCP,UDP
网络层
为数据包选择路由
IP,ICMP,RIP,OSPF,BGP,IGMP
数据链路层
传输有地址的帧以及错误检测功能
SLIP,CSLIP,PPP,ARP,RARP,MTU
物理层
以二进制数据形式在物理媒体上传输数据
ISO2110,IEEE802。
IEEE802.2
OSI模型与TCP/IP协议有什么区别?
除了层的数量之外,开放式系统互联(OSI)模型与TCP/IP协议有什么区别?
开放式系统互联模型是一个参考标准,解释协议相互之间应该如何相互作用。
TCP/IP协议是美国国防部发明的,是让互联网成为了目前这个样子的标准之一。
开放式系统互联模型中没有清楚地描绘TCP/IP协议,但是在解释TCP/IP协议时很容易想到开放式系统互联模型。
两者的主要区别如下:
?
TCP/IP协议中的应用层处理开放式系统互联模型中的第五层、第六层和第七层的功能。
?
TCP/IP协议中的传输层并不能总是保证在传输层可靠地传输数据包,而开放式系统互联模型可以做到。
TCP/IP协议还提供一项名为UDP(用户数据报协议)的选择。
UDP不能保证可靠的数据包传输。
OSI(OpenSystemInterconnect)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。
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七层模型
OSI中的层 功能 TCP/IP协议族
应用层 文件传输,电子邮件,文件服务,虚拟终端 TFTP,HTTP,SNMP,FTP,SMTP,DNS,Telnet
表示层 数据格式化,代码转换,数据加密 没有协议
会话层 解除或建立与别的接点的联系 没有协议
传输层 提供端对端的接口 TCP,UDP
网络层 为数据包选择路由 IP,ICMP,RIP,OSPF,BGP,IGMP
数据链路层 传输有地址的帧以及错误检测功能 SLIP,CSLIP,PPP,ARP,RARP,MTU
物理层 以二进制数据形式在物理媒体上传输数据 ISO2110,IEEE802,IEEE802.2
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TCP/IP五层模型的协议
应用层
传输层:
四层交换机、也有工作在四层的路由器
网络层:
路由器、三层交换机
数据链路层:
网桥(现已很少使用)、以太网交换机(二层交换机)、网卡(其实网卡是一半工作在物理层、一半工作在数据链路层)
物理层:
中继器、集线器、还有我们通常说的双绞线也工作在物理层
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除了层的数量之外,开放式系统互联(OSI)模型与TCP/IP协议有什么区别?
开放式系统互联模型是一个参考标准,解释协议相互之间应该如何相互作用。
TCP/IP协议是美国国防部发明的,是让互联网成为了目前这个样子的标准之
一。
开放式系统互联模型中没有清楚地描绘TCP/IP协议,但是在解释TCP/IP协议时很容易想到开放式系统互联模型。
两者的主要区别如下:
·TCP/IP协议中的应用层处理开放式系统互联模型中的第五层、第六层和第七层的功能。
·TCP/IP协议中的传输层并不能总是保证在传输层可靠地传输数据包,而开放式系统互联模型可以做到。
TCP/IP协议还提供一项名为UDP(用户数据报协议)的选择。
UDP不能保证可靠的数据包传输。
TCP/UDP协议
TCP
(TransmissionControlProtocol)和UDP(UserDatagram
Protocol)协议属于传输层协议。
其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输,它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复
用。
通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。
通俗说,它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道,然后再进行数据发送;而UDP则不为IP提供可靠性、
流控或差错恢复功能。
一般来说,TCP对应的是可靠性要求高的应用,而UDP对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。
TCP支持的应用协议主要
有:
Telnet、FTP、SMTP等;UDP支持的应用层协议主要有:
NFS(网络文件系统)、SNMP(简单网络管理协议)、DNS(主域名称系
统)、TFTP(通用文件传输协议)等.
TCP/IP协议与低层的数据链路层和物理层无关,这也是TCP/IP的重要特点
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OSI是OpenSystemInterconnect的缩写,意为开放式系统互联。
OSI七层参考模型的各个层次的划分遵循下列原则:
1、同一层中的各网络节点都有相同的层次结构,具有同样的功能。
2、同一节点内相邻层之间通过接口(可以是逻辑接口)进行通信。
3、七层结构中的每一层使用下一层提供的服务,并且向其上层提供服务。
4、不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。
第
第一层:
物理层(PhysicalLayer),规定通信设备的机械的、电气的、功能的和过程的特性,用以建立、维护和拆除物理链路连接。
具体地讲,机械特
性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等;电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率距
离限制等;功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义,即定义了DTE和DCE之间各个线路的功能;规程特性定义了利用信号线进行bit流传输的一组操
作规程,是指在物理连接的建立、维护、交换信息是,DTE和DCE双放在各电路上的动作系列。
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/TIARS-232、EIA/TIARS-449、V.35、RJ-45等。
第二层:
数据链路层(DataLinkLayer):
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。
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。
第三层:
网络层
在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路,也可能还要经过很多通信子网。
网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点,
确保数据及时传送。
网络层将数据链路层提供的帧组成数据包,包中封装有网络层包头,其中含有逻辑地址信息--源站点和目的站点地址的网络地址。
如果你在谈论一个IP地址,那么你是在处理第3层的问题,这是“数据包”问题,而不是第2层的“帧”。
IP是第3层问题的一部分,此外还有一些路由协议和地
址解析协议(ARP)。
有关路由的一切事情都在第3层处理。
地址解析和路由是3层的重要目的。
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。
第四层:
处理信息的传输层。
第4层的数据单元也称作数据包(packets)。
但是,当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法,TCP的数据单元称为段
(segments)而UDP协议的数据单元称为“数据报(datagrams)”。
这个层负责获取全部信息,因此,它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的
数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。
第4层为上层提供端到端(最终用户到最终用户)的透明的、可靠的数据传输服务。
所为透明的传输是指在通信过程中
传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。
传输层协议的代表包括:
TCP、UDP、SPX等。
第五层:
会话层。
这一层也可以称为会晤层或对话层,在会话层及以上的高层次中,数据传送的单位不再另外命名,统称为报文。
会话层不参与具体的传输,它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。
如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。
第六层:
表示层。
这一层主要解决拥护信息的语法表示问题。
它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法,转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。
即提供格式化的表示和转换数据服务。
数据的压缩和解压缩,加密和解密等工作都由表示层负责。
第七层:
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。
通过OSI层,信息可以从一台计算机的软件应用程序传输到另一台的应用程序上。
例如,计算机A上的应用程序要将信息发送到计算机B的应用程序,则计算机A
中的应用程序需要将信息先发送到其应用层(第七层),然后此层将信息发送到表示层(第六层),表示层将数据转送到会话层(第五层),如此继续,直至物理层(第一层)。
在物理层,数据被放置在物理网络媒介中并被发送至计算机B。
计算机B的物理层接收来自物理媒介的数据,然后将信息向上发送至数据链路层(第二层),数据链路层再转送给网络层,依次继续直到信息到达计算机B的应用层。
最后,计算机B的应用层再将信息传送给应用程序接收端,从而完成通信过程
OSI的七层运用各种各样的控制信息来和其他计算机系统的对应层进行通信。
这些控制信息包含特殊的请求和说明,它们在对应的OSI层间进行交换。
每一层数据的头和尾是两个携带控制信息的基本形式。
对于从上一层传送下来的数据,附加在前面的控制信息称为头,附加在后面的控制信息称为尾。
然而,在对来自上一层数据增加协议头和协议尾,对一个OSI层来说并不是必需的。
当数据在各层间传送时,每一层都可以在数据上增加头和尾,而这些数据已经包含了上一层增加的头和尾。
协议头包含了有关层与层间的通信信息。
头、尾以及数据是相关联的概念,它们取决于分析信息单元的协议层。
例如,传输层头包含了只有传输层可以看到的信息,传输层下面的其他层只将此头作为数据的一部分传递。
对于网络层,一个信息单元由第三层的头和数据组成。
对于数据链路层,经网络层向下传递的所有信息即第三层头和数据都被看作是数据。
换句话说,在给定的某一OSI层,信息单元的数据部分包含来自于所有上层的头和尾以及数据,这称之为封装。
例如,如果计算机A
要将应用程序中的某数据发送至计算机B,数据首先传送至应用层。
计算机A的应用层通过在数据上添加协议头来和计算机B
的应用层通信。
所形成的信息单元包含协议头、数据、可能还有协议尾,被发送至表示层,表示层再添加为计算机B
的表示层所理解的控制信息的协议头。
信息单元的大小随着每一层协议头和协议尾的添加而增加,这些协议头和协议尾包含了计算机B
的对应层要使用的控制信息。
在物理层,整个信息单元通过网络介质传输。
计算机B
中的物理层收到信息单元并将其传送至数据链路层;然后B中的数据链路层读取计算机A
的数据链路层添加的协议头中的控制信息;然后去除协议头和协议尾,剩余部分被传送至网络层。
每一层执行相同的动作:
从对应层读取协议头和协议尾,并去除,
再将剩余信息发送至上一层。
应用层执行完这些动作后,数据就被传送至计算机B中的应用程序,这些数据和计算机A的应用程序所发送的完全相同。
一个OSI层与另一层之间的通信是利用第二层提供的服务完成的。
相邻层提供的服务帮助一OSI层与另一计算机系统的对应层进行通信。
一个
OSI模型的特定层通常是与另外三个OSI层联系:
与之直接相邻的上一层和下一层,还有目标联网计算机系统的对应层。
例如,计算机A
的数据链路层应与其网络层,物理层以及计算机B的数据链路层进行通信。
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OSI
七层模型的每一层都具有清晰的特征。
基本来说,第七至第四层处理数据源和数据目的地之间的端到端通信,而第三至第一层处理网络设备间的通信。
另外,OSI
模型的七层也可以划分为两组:
上层(层7、层6和层5)和下层(层4、层3、层2和层1)。
OSI
模型的上层处理应用程序问题,并且通常只应用在软件上。
最高层,即应用层是与终端用户最接近的。
OSI
模型的下层是处理数据传输的。
物理层和数据链路层应用在硬件和软件上。
最底层,即物理层是与物理网络媒介(比如说,电线)最接近的,并且负责在媒介上发送
数据。
各层的具体描述如下:
第七层:
应用层
●定义了用于在网络中进行通信和数据传输的接口-用户程式;
●提供标准服务,比如虚拟终端、文件以及任务的传输和处理;
第六层:
表示层
●掩盖不同系统间的数据格式的不同性;
●指定独立结构的数据传输格式;
●数据的编码和解码;加密和解密;压缩和解压缩
第五层:
会话层
●管理用户会话和对话;
●控制用户间逻辑连接的建立和挂断;
●报告上一层发生的错误
第四层:
传输层
●管理网络中端到端的信息传送;
●通过错误纠正和流控制机制提供可靠且有序的数据包传送;
●提供面向无连接的数据包的传送;
第三层:
网络层
●定义网络设备间如何传输数据;
●根据唯一的网络设备地址路由数据包;
●提供流和拥塞控制以防止网络资源的损耗
第二层:
数据链路层
●定义操作通信连接的程序;
●封装数据包为数据帧;
●监测和纠正数据包传输错误
第一层:
物理层
●定义通过网络设备发送数据的物理方式;
●作为网络媒介和设备间的接口;
●定义光学、电气以及机械特性。
面向连接的TCP
“面向连接”就是在正式通信前必须要与对方建立起连接。
比如你给别人打电话,必须等线路接通了、对方拿起话筒才能相互通话。
图1
TCP(TransmissionControlProtocol,传输控制协议)是基于连接的协议,也就是说,在正式收发数据前,必须和对方建立可靠的连接。
一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来,其中的过程非常复杂,我们这里只做简单、形象的介绍,你只要做到能够理解这个过程即可。
我们来看看这三次对话的简单过程:
主机A向主机B发出连接请求数据包:
“我想给你发数据,可以吗?
”,这是第一次对话;主机B向主机A发送同意连接和要求同步(同步就是两台主机一个在发
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