篇二 OSI七层模型，TCP/IP四层模型，路由器与交换机原理

一 前言

本章节主要介绍OSI七层模型，TCP/IP四层模型划分，以及日常使用的路由器，交换机的一些基础知识

二 OSI 七层

OSI（Open Systems Interconnection Model）即开放式系统互联模型，是国际标准化组织提出的，一个试图使各种计算机在世界范围内互联为网络的标准框架。

层级	描述
应用层7	这一层协议可以理解为面向用户操作行为，无关具体传输，eg: HTTP： 浏览网页 FTP： 文件传输 Telnet: 远程登陆协议 SSH：加密远程登陆和数据传输协议 IMAP：互联网邮件访问协议，用于接收管理电子邮件
表示层6	起对来自应用层和会话层的数据转换的作用，根本上来说服务于应用层 SSL,TLS:加密协议 MIME：多用途互联网邮件扩展协议—邮件中传输非文本
会话层5	建立，管理，终止会话连接 RPC:允许程序调用另一台计算机上的函数或过程，就像调用本地的一样
传输层4	提供端到端的数据传输服务，在源主机和目的主机的进程之间建立逻辑连接 TCP UDP
网络层3	负责 （1）逻辑寻址，分配管理IP （2）路由选择，路径寻址，转发 （3）分片与重组，如果IP数据包太大，超过链路层MTU限制，网络层要将其分片，接收方网络层要重组 IP：实现网络层核心功能的协议 ICMP：IP协议的辅助协议，帮助网络层进行诊断和控制，不传输用户数据，比如ping功能就是基于该协议实现 IGMP:多播组管理协议 PS:路由器属于典型的网络层设备
数据链路层2	负责 （1）将网络层传下来的packet数据，封装成帧 （2）mac寻址，实现同一网络设备间可靠数据传输 （3）错误检测，流量控制 PS:常见的二层交换机属于链路层，但是三层交换机由于带路由能力，属于网络层和链路层
物理层1	-将数据以比特流的形式，通过实际的物理介质发送出去

三 TCPI/IP 四层模型

层级	描述
应用层	对应OSI七层模型的应用层，表示层，会话层
传输层	对应传输层
网络层	对应网络层
网络接口层	数据链路层和物理层

这里思考几个问题：

• 问题1：为何会话层在传输层之上？
  —会话层需要在传输层建立的可靠连接基础上，管理更高层次的会话逻辑，下层为上层提供服务
• 问题2: 按照上面的描述，局域网内设备通信，是不是完全靠mac地址，还需要ip逻辑寻址吗？
  —虽然最终依靠mac地址通讯，但还是需要IP，因为层级更高的应用层等还是基于IP设计的，有IP整体上更好
• 问题3：这两种模型使用场景是什么
  —OSI七层模型更像是理论分层，用来理解，问题排查，没有协议栈实现，现实中的互联网通信，使用的是TCP/IP四层模型

四 路由器工作原理

1. 核心功能

功能	描述
NAT网络地址转换	使局域网内多个私有ip可以通过同一个公网ip访问互联网，节省IP资源；公网无法直接访问内网设备，提升安全性
DHCP动态主机配置协议	自动给局域网内设备分配网络参数
防火墙firewall	控制过滤监控网络流量，防止非法访问，攻击和病毒传播
无线AP	发射wifi信号，允许无限设备接入
交换机功能	2~4个lan口

2. 端口

类型	描述
WAN	连接外网或上一层网络，如光猫，上级路由器
LAN	连接内部设备，组成本地局域网

思考几个问题：

• 问题1 有线接入LAN口和无线接入设备能否正常通信？
  -----正常情况下是可以的，除非路由器设置做了隔离
• 问题2 如何让副路由B共享主路由A的网络？
  (1) B关闭DHCP,NAT，LAN ip 改为与A lan ip 不一样—避免冲突
  （2）A和B通过LAN口有线连接即可（相当于AB交换机功能连接在一起，）

五 交换机工作原理

交换机可以当作lan口扩展设备，具备mac地址学习的作用，每次设备发送数据，它能记住设备的mac地址和端口；然后设备之前通讯只将数据转发给目标mac地址设备，避免无脑广播。另外交换机不管理ip，仅做数据转发

1. 交换机简单分类

种类	描述
二层交换机	只能靠mac地址同一网段内转发数据—工作在数据链路层
三层交换机	既能转发数据，又能在不同网段之间进行路由(靠ip)—工作在网络层
POE交换机	端口提供供电能力，像安防领域网络摄像机POE供电则不用额外的电源布线

2. VLAN
   虚拟局域网，在同一个物理交换机上，通过软件设置，把端口划分为多个逻辑独立的局域网，实现网络隔离