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OSI模型_TCP/IP模型_五层模型

• 学OSI，用TCP/IP，分析选五层。

• OSI是理论地图，TCP/IP是实践工具，五层是分析显微镜

模型对比

模型层级对比

OSI七层模型	TCP/IP四层模型	五层折中模型	核心功能	典型协议/设备
应用层	应用层	应用层	用户接口（HTTP/FTP）	浏览器、HTTP/HTTPS
表示层	(合并到应用层)	(合并到应用层)	数据加密/压缩（SSL/TLS）	JPEG/ASCII/加密算法
会话层	(合并到应用层)	(合并到应用层)	建立/维护会话（RPC/Socket）	NetBIOS/PPTP
传输层	传输层	传输层	端到端可靠传输（TCP/UDP）	防火墙、TCP/UDP协议
网络层	网络层	网络层	路由寻址（IP）	路由器、IP/ICMP
数据链路层	网络接口层	数据链路层	MAC寻址/帧传输（Ethernet）	交换机、MAC地址
物理层	(合并到网络接口层)	物理层	比特流传输（电信号）	网卡/光纤/集线器

关键区别对比

对比维度	OSI七层模型	TCP/IP四层模型	五层模型
设计目的	理论参考（标准化）	实际互联网实现	教学与协议分析
分层逻辑	严格七层，功能细分	合并高层和底层	保留物理+链路层，简化高层
会话/表示层	独立存在（如加密/会话管理）	合并到应用层（如HTTPS）	合并到应用层
适用场景	学术研究、协议设计	网络配置（IP/TCP）	抓包分析（Wireshark）
典型协议	FTP在应用层，ASCII在表示层	HTTP/TCP/IP直接关联	类似TCP/IP但拆分底层

OSI模型

OSI模型概述

OSI（Open Systems Interconnection）模型是一个七层架构，用于描述网络通信中数据传输的过程。每一层都有特定的功能，并且为上一层提供服务。以下是OSI的七层：

• 物理层（Physical Layer）：负责比特流的传输（如电缆、光纤）。

• 数据链路层（Data Link Layer）：提供节点到节点的数据传输（如MAC地址、交换机）。

• 网络层（Network Layer）：负责路径选择和逻辑寻址（如IP地址、路由器）。

• 传输层（Transport Layer）：提供端到端的可靠传输（如TCP、UDP）。

• 会话层（Session Layer）：管理会话和连接（如建立、维护、终止会话）。

• 表示层（Presentation Layer）：处理数据格式和加密（如SSL、JPEG）。

• 应用层（Application Layer）：直接为用户应用程序提供服务（如HTTP、FTP）。

举例说明

假设用户通过浏览器访问 https://www.example.com，以下是OSI各层的具体作用：

• 应用层：浏览器生成HTTP请求（GET / HTTP/1.1），并附加HTTPS加密（TLS协议）。

• 表示层：将HTTP数据加密（SSL/TLS），并转换为二进制格式。

• 会话层：建立与服务器的会话（如TCP三次握手后维持连接）。

• 传输层：将数据分段（如TCP分段），添加源/目标端口号（如源端口：50000，目标端口：443）。

• 网络层：添加源/目标IP地址（如源IP：192.168.1.2，目标IP：93.184.216.34），通过路由器选择路径。

• 数据链路层：添加MAC地址（如源MAC：00:1A:2B:3C:4D:5E，目标MAC：路由器MAC），通过交换机传输。

• 物理层：将数据转换为电信号/光信号，通过网线或Wi-Fi传输。

流程图示

+-----------------------+
|     应用层 (HTTP/HTTPS) | <-- 用户输入URL
+-----------------------+
|     表示层 (SSL/TLS)    | <-- 加密数据
+-----------------------+
|     会话层 (Session)    | <-- 建立TCP会话
+-----------------------+
|     传输层 (TCP/UDP)    | <-- 分段+端口号
+-----------------------+
|     网络层 (IP)        | <-- 路由+IP地址
+-----------------------+
|  数据链路层 (Ethernet)  | <-- MAC地址+帧
+-----------------------+
|     物理层 (Bits)      | <-- 电信号传输
+-----------------------+↓[网络]↓
+-----------------------+
|     物理层 (Bits)      | --> 接收电信号
+-----------------------+
|  数据链路层 (Ethernet)  | --> 解析MAC地址
+-----------------------+
|     网络层 (IP)        | --> 检查IP地址
+-----------------------+
|     传输层 (TCP/UDP)    | --> 重组数据段
+-----------------------+
|     会话层 (Session)    | --> 维持会话
+-----------------------+
|     表示层 (SSL/TLS)    | --> 解密数据
+-----------------------+
|     应用层 (HTTP/HTTPS) | --> 返回网页内容
+-----------------------+

关键点

• 封装与解封装：发送方从应用层到物理层逐层封装数据，接收方反向解封装。
  

• 设备对应层：

  • 路由器：网络层（处理IP）。

  • 交换机：数据链路层（处理MAC）。

  • 防火墙：传输层/应用层（过滤端口/内容）。

TCP/IP 四层模型

实际互联网标准，合并数据链路层和物理层

模型结构

TCP/IP模型	对应OSI层	核心协议	典型设备	功能举例
应用层	应用层+表示层+会话层	HTTP, FTP, DNS, SMTP	网关、防火墙	用户直接交互（如浏览器访问网页）
传输层	传输层	TCP, UDP	防火墙	端到端可靠传输（如TCP三次握手）
网络层	网络层	IP, ICMP, ARP	路由器	逻辑寻址和路由（如IP分组转发）
网络接口层	数据链路层+物理层	Ethernet, Wi-Fi, PPP	交换机、网卡	物理传输（如MAC地址寻址）

举例说明

完整流程示例

• 应用层：用户输入URL → 浏览器生成HTTP请求。

• 传输层：TCP分段 → 添加端口号、序列号。

• 网络层：IP封装 → 添加源/目标IP。

• 网络接口层：

  • 数据链路层：MAC封装 → 添加源/目标MAC。
  • 物理层：比特流传输 → 通过网线发送。

流程图示

+-----------------------+
|      应用层 (HTTP)     | → 生成HTTP请求（如GET /index.html）
+-----------------------+
|      传输层 (TCP)      | → 添加TCP头部（源端口、目标端口、序列号）
+-----------------------+
|      网络层 (IP)       | → 添加IP头部（源IP、目标IP、TTL）
+-----------------------+
|  网络接口层 (Ethernet) | → 添加MAC头部（源MAC、目标MAC）+ 物理层比特流
+-----------------------+↓[网络传输]↓
+-----------------------+
|  网络接口层 (Ethernet) | ← 接收比特流，解析MAC地址
+-----------------------+
|      网络层 (IP)       | ← 检查IP地址，去掉IP头部
+-----------------------+
|      传输层 (TCP)      | ← 重组TCP段，去掉TCP头部
+-----------------------+
|      应用层 (HTTP)     | ← 获取HTTP数据，渲染网页
+-----------------------+

TCP/IP 五层模型

五层模型 = OSI的物理层+数据链路层 + TCP/IP的网络层+传输层+应用层。
适用场景：

• 学习计算机网络原理（比OSI简洁，比TCP/IP详细）。

• 网络抓包分析（如Wireshark）。

• 网络设备调试（区分物理层和数据链路层问题）。

模型的结构

层级	功能	核心协议/技术	对应设备	数据单位
应用层	提供用户接口，处理应用程序数据	HTTP, FTP, DNS, SMTP	网关、代理服务器	消息（Message）
传输层	端到端通信，可靠/不可靠传输	TCP, UDP	防火墙	段（Segment）
网络层	逻辑寻址和路由选择	IP, ICMP, ARP, BGP	路由器	分组（Packet）
数据链路层	物理寻址（MAC）、帧传输	Ethernet, Wi-Fi, PPP	交换机、网桥	帧（Frame）
物理层	比特流传输（电信号、光信号）	RJ45, 光纤, 无线电波	集线器、中继器	比特（Bit）

举例说明

五层模型的应用示例：访问网站

• 应用层：浏览器发送 HTTP GET 请求（封装为HTTP报文）。

• 传输层：TCP协议将HTTP报文分段，添加源/目标端口（如443）。

• 网络层：IP协议添加源/目标IP地址（如 192.168.1.2 → 93.184.216.34）。

• 数据链路层：以太网协议封装为帧，添加源/目标MAC地址（如 00:1A:2B:3C:4D:5E）。

• 物理层：转换为电信号通过网线/Wi-Fi传输。

流程图示

+-----------------------+
|      应用层 (HTTP)     | → 生成HTTP报文（如GET请求）
+-----------------------+
|      传输层 (TCP)      | → 添加TCP头部（端口号、校验和）
+-----------------------+
|      网络层 (IP)       | → 添加IP头部（源IP、目标IP）
+-----------------------+
|   数据链路层 (Ethernet)| → 封装成帧（源MAC、目标MAC、FCS校验）
+-----------------------+
|      物理层 (Bits)     | → 转换为电信号/光信号传输
+-----------------------+↓[网络传输]↓
+-----------------------+
|      物理层 (Bits)     | ← 接收电信号，转换为比特流
+-----------------------+
|   数据链路层 (Ethernet)| ← 校验帧，解析MAC地址
+-----------------------+
|      网络层 (IP)       | ← 检查IP地址，路由决策
+-----------------------+
|      传输层 (TCP)      | ← 重组数据段，确保可靠性
+-----------------------+
|      应用层 (HTTP)     | ← 解析HTTP内容，显示网页
+-----------------------+