从零开始学网络｜搞懂OSI参考模型和TCP/IP分层模型，看这篇文章就够了

来源 | 网络工程师笔记

前言

今天和大家一起谈谈“网络”，之前写的文章可能不太通俗易懂，有人就问我可不可以写些比较容易理解的文章，我想了想那就从头说起吧！那么什么是网络呢？

百度百科的定义：

网络是由若干节点和连接这些节点的链路构成，表示诸多对象及其相互联系。

在我看来计算机网络通俗地讲就是通过传输介质将分布在各个地方的计算机和网络设备连接起来，实现数据通信、资源共享的一张网络。

计算机网络主要包括三部分：

1、计算机 （可以包括客户端、服务器）

2、网络设备 （路由器、交换机、防火墙等）

3、传输介质（可以分为有线和无线的）

协议

了解了什么是计算机网络，那么计算机网络是如何实现数据的传输通信的呢？这个就不得不提今天的主题OSI参考模型和TCP/IP四层模型。

数据通信的基础是协议，那么什么是协议呢？协议可以理解成一种标准，你我达成一致的东西。

比如：大学生毕业签订的三方协议就是学校、用人单位、学生对毕业生就业工作达成一致的书面文件。

网络中不同的协议定义了不同的网络数据转发规则。

为了实现网络之间的通信，各大厂商和标准组织为了在数据通信网络领域占据主导地位，纷纷推出了各自的网络架构体系和标准，如IBM公司的SNA协议，Novell公司的IPX/SPX协议，以及广泛流行的OSI参考模型和TCP/IP协议。同时，各大厂商根据这些协议生产出了不同的硬件和软件。

下面我们就看下OSI七层参考模型和TCP/IP 四层模型

OSI 七层参考模型概念

OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。一般都叫OSI参考模型，是ISO组织在1985年研究的网络互联模型。

该体系结构标准定义了网络互联的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层），即OSI开放系统互连参考模型。

OSI参考模型采用了分层结构技术，把一个网络系统分成若干层，每一层都去实现不同的功能，每一层的功能都以协议形式描述（后续会介绍每一层的协议），协议定义了某层同远方一个对等层（不同主机之间的相同层次被称为对等层）通信所使用的一套规则和约定。

OSI模型中每一层是隔离的，同时又是有联系的，就好像一个单位的组织架构，分为各个部门，部分之间是隔离的，但是部门间又需要沟通协调一起实现公司的目标。

OSI模型中每一层向相邻上层提供一套确定的服务，并且使用与之相邻的下层所提供的服务。例如：网络层为传输层提供服务，传输层使用网络层提供的服务。

从概念上来讲，每一层都与一个远方对等层通信，但实际上该层所产生的协议信息单元是借助于相邻下层所提供的服务传送的。因此，对等层之间的通信称为虚拟通信。

OSI七层参考模型各层作用

OSI参考模型各个层次的基本功能如下：

物理层: 

是参考模型中的最底层，主要定义了系统的电气、机械、过程和功能标准。如：电压、物理数据速率、最大传输距离、物理联接器和其他的类似特性。

物理层的主要功能是利用传输介质为数据链路层提供物理联接，负责数据流的物理传输工作。物理层传输的基本单位是比特流，即0和1，也就是最基本的电信号或光信号，是最基本的物理传输特征。

数据链路层：

传输的基本单位为“帧”，将比特组合成字节，再将字节组合成帧，使用链路层地址（以太网使用MAC地址）来访问介质，并为网络层提供差错控制和流量控制服务。（如何提供差错控制和流量控制，后续会讲）

数据链路层由MAC(介质访问控制子层)和LLC(逻辑链路控制子层)组成。

介质访问控制子层的主要任务是规定如何在物理线路上传输帧。（和物理层相连）

数据链路控制子层主要负责逻辑上识别不同协议类型，并对其进行封装。也就是说数据链路控制子层会接受网络协议数据、分组的数据报并且添加更多的控制信息，从而把这个分组传送到它的目标设备。（和网络层对接）

网络层：

传输的基本单位为“数据包”，提供IP地址，负责把数据包从源网络传输到目标网络的路由选择工作。

传输层：

传输的基本单位为“段”，提供面向连接或非面向连接的数据传递以及进行重传前的差错检测。

会话层：

负责建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话。该层的通信由不同设备中的应用程序之间的服务请求和响应组成。

表示层：

提供各种用于应用层数据的编码和转换功能，确保一个系统的应用层发送的数据能被另一个系统的应用层识别。

应用层：

OSI参考模型中最靠近用户的一层，为应用程序提供网络服务。

TCP/IP四层协议模型

TCP/IP模型同样采用了分层结构，层与层相对独立但是相互之间也具备非常密切的协作关系。

TCP/IP模型不关注底层物理介质，主要关注终端之间的逻辑数据流转发。

TCP/IP模型的核心是网络层和传输层：网络层解决网络之间的逻辑转发问题，传输层保证源端到目的端之间的可靠传输。

最上层的应用层通过各种协议向终端用户提供业务应用。

OSI参考模型与TCP/IP模型对比

层次结构

OSI参考模型与TCP/IP模型都采用了分层体系结构，将庞大而复杂的问题转化为着干个较小且易于处理的子问题。

相同之处：都采用了分层体系结构；不同之处：OSl参考模型划分7层，而TCP/IP参考模型划分了4个层次，TCP/IP参考模型比OSI参考模型更简化。

层次关系

OSI参考模型与TCP/IP模型各自层与层之间关系相似。

相同之处：都是对等的层间通信；不同之处：TCP/IP参考模型比OSI参考模型层次更清晰简练。

功能

在功能上，大致相同，在两个模型中，传输层及以上的各层都是为了通信的进程提供点到点、与网络无关的传输服务；TCP/IP参考模型比OSI参考模型有更好的网络管理功能。

分层的优点

网络协议通常采用分层的模式，是每一个子问题设计一个单独的协议。这样做使得每个协议的设计、分析、实现和测试比较容易。其优点有：

（1）可使各层之间互相独立，某一层可以使用其下一层提供的服务而不需知道服务是如何实现的。

（2）灵活性好，当某一层发生变化时，只要其接口关系不变，则这层以上或以下的各层均不受影响。

（3）结构上可以分割开，各层可以采用最合适的技术来实现。

（4）易于实现和维护，因为它可实现分层次调试，快捷方便。

（5）能促进标准化工作，创建更好的互连环境。

总结

本位主要介绍了计算机网络的概念，以及OSI参考模型和TCP/IP四层协议模型，这两种模型目前在互联网中应用的是TCP/IP四层协议模型，网络从业者可以重点关注网络接口层、网络层、传输层这三层的内容，应用层属于系统层面，可以不那么关注。

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