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OSI 和 TCP/IP 网络分层模型详解(基础) |
计算机基础 |
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本文由 SnailClimb 和 csguide-dabai (公众号“CS指南”作者)共同完成。
OSI 七层模型 是国际标准化组织提出一个网络分层模型,其大体结构以及每一层提供的功能如下图所示:
每一层都专注做一件事情,并且每一层都需要使用下一层提供的功能比如传输层需要使用网络层提供的路由和寻址功能,这样传输层才知道把数据传输到哪里去。
OSI 的七层体系结构概念清楚,理论也很完整,但是它比较复杂而且不实用,而且有些功能在多个层中重复出现。
上面这种图可能比较抽象,再来一个比较生动的图片。下面这个图片是我在国外的一个网站上看到的,非常赞!
既然 OSI 七层模型这么厉害,为什么干不过 TCP/IP 四 层模型呢?
的确,OSI 七层模型当时一直被一些大公司甚至一些国家政府支持。这样的背景下,为什么会失败呢?我觉得主要有下面几方面原因:
OSI 七层模型虽然失败了,但是却提供了很多不错的理论基础。为了更好地去了解网络分层,OSI 七层模型还是非常有必要学习的。
最后再分享一个关于 OSI 七层模型非常不错的总结图片!
TCP/IP 四层模型 是目前被广泛采用的一种模型,我们可以将 TCP / IP 模型看作是 OSI 七层模型的精简版本,由以下 4 层组成:
需要注意的是,我们并不能将 TCP/IP 四层模型 和 OSI 七层模型完全精确地匹配起来,不过可以简单将两者对应起来,如下图所示:
应用层位于传输层之上,主要提供两个终端设备上的应用程序之间信息交换的服务,它定义了信息交换的格式,消息会交给下一层传输层来传输。 我们把应用层交互的数据单元称为报文。
应用层协议定义了网络通信规则,对于不同的网络应用需要不同的应用层协议。在互联网中应用层协议很多,如支持 Web 应用的 HTTP 协议,支持电子邮件的 SMTP 协议等等。
传输层的主要任务就是负责向两台终端设备进程之间的通信提供通用的数据传输服务。 应用进程利用该服务传送应用层报文。“通用的”是指并不针对某一个特定的网络应用,而是多种应用可以使用同一个运输层服务。
运输层主要使用以下两种协议:
网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。 在发送数据时,网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组和包进行传送。在 TCP/IP 体系结构中,由于网络层使用 IP 协议,因此分组也叫 IP 数据报,简称数据报。
⚠️注意 :不要把运输层的“用户数据报 UDP”和网络层的“IP 数据报”弄混。
网络层的还有一个任务就是选择合适的路由,使源主机运输层所传下来的分组,能通过网络层中的路由器找到目的主机。
这里强调指出,网络层中的“网络”二字已经不是我们通常谈到的具体网络,而是指计算机网络体系结构模型中第三层的名称。
互联网是由大量的异构(heterogeneous)网络通过路由器(router)相互连接起来的。互联网使用的网络层协议是无连接的网际协议(Intert Prococol)和许多路由选择协议,因此互联网的网络层也叫做网际层或IP 层。
我们可以把网络接口层看作是数据链路层和物理层的合体。
在这篇文章的最后,我想聊聊:“为什么网络要分层?”。
说到分层,我们先从我们平时使用框架开发一个后台程序来说,我们往往会按照每一层做不同的事情的原则将系统分为三层(复杂的系统分层会更多):
复杂的系统需要分层,因为每一层都需要专注于一类事情。网络分层的原因也是一样,每一层只专注于做一类事情。
好了,再来说回:“为什么网络要分层?”。我觉得主要有 3 方面的原因:
我想到了计算机世界非常非常有名的一句话,这里分享一下:
计算机科学领域的任何问题都可以通过增加一个间接的中间层来解决,计算机整个体系从上到下都是按照严格的层次结构设计的。
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