Linux下套接字详解（补充）--OSI七层与TCP/IP五层网络架构详解
OSI七層模型
OSI是Open System Interconnect的縮寫(xiě)，意為開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)。
OSI是Open System Interconnect的縮寫(xiě)，意為開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)。
OSI七層參考模型的各個(gè)層次的劃分遵循下列原則：
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根據(jù)不同層次的抽象分層
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每層應(yīng)當(dāng)有一個(gè)定義明確的功能
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每層功能的選擇應(yīng)該有助于制定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
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各層邊界的選擇應(yīng)盡量節(jié)省跨過(guò)接口的通信量。
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層數(shù)應(yīng)足夠多，以避免不同的功能混雜在同一層中，但也不能太多，否則體系結(jié)構(gòu)會(huì)過(guò)于龐大
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同一層中的各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都有相同的層次結(jié)構(gòu)，具有同樣的功能。
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同一節(jié)點(diǎn)內(nèi)相鄰層之間通過(guò)接口(可以是邏輯接口)進(jìn)行通信。
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七層結(jié)構(gòu)中的每一層使用下一層提供的服務(wù)，并且向其上層提供服務(wù)。
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不同節(jié)點(diǎn)的同等層按照協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)等層之間的通信。
根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，OSI參考模型分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。
物理層涉及在信道上傳輸?shù)脑急忍亓鳌?/p>
數(shù)據(jù)鏈路層的主要任務(wù)是加強(qiáng)物理層傳輸原始比特流的功能，使之對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)層顯現(xiàn)為一條無(wú)錯(cuò)線路。發(fā)送包把輸入數(shù)據(jù)封裝在數(shù)據(jù)幀，按順序傳送出去并處理接收方回送的確認(rèn)幀。
網(wǎng)絡(luò)層關(guān)系到子網(wǎng)的運(yùn)行控制，其中一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是確認(rèn)從源端到目的端如何選擇路由。
傳輸層的基本功能是從會(huì)話層接收數(shù)據(jù)而且把其分成較小的單元傳遞給網(wǎng)絡(luò)層。
會(huì)話層允許不同機(jī)器上的用戶建立會(huì)話關(guān)系。
表示層用來(lái)完成某些特定的功能。
應(yīng)用層包含著大量人們普遍需要的協(xié)議。
| 應(yīng)用層 | 用戶接口、應(yīng)用程序(文件傳輸，電子郵件，文件服務(wù)，虛擬終端) | 網(wǎng)關(guān) | TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet |
| 表示層 | 數(shù)據(jù)的表示、壓縮和加密（數(shù)據(jù)格式化，代碼轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)加密） | 網(wǎng)關(guān) | 沒(méi)有協(xié)議 |
| 會(huì)話層 | 會(huì)話的建立和結(jié)束（解除或建立與別的接點(diǎn)的聯(lián)系） | 網(wǎng)關(guān) | 沒(méi)有協(xié)議 |
| 傳輸層 | 提供端對(duì)端的接口 | 網(wǎng)關(guān) | TCP，UDP |
| 網(wǎng)絡(luò)層 | 為數(shù)據(jù)包選擇路由，尋址 | 路由器 | IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP |
| 數(shù)據(jù)鏈路層 | 保證誤差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路，傳輸有地址的幀以及錯(cuò)誤檢測(cè)功能 | 交換機(jī)、網(wǎng)橋、網(wǎng)卡 | SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP，MTU |
| 物理層 | 傳輸比特流，以二進(jìn)制數(shù)據(jù)形式在物理媒體上傳輸數(shù)據(jù) | 集線器、中繼器 | ISO2110，IEEE802，IEEE802.2 |
七層模型的每一層都具有清晰的特征。基本來(lái)說(shuō)，第七至第四層處理數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)目的地之間的端到端 通信，而第三至第一層處理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的通信。
另外，OSI模型的七層也可以劃分為兩組：上層（層7、層6和層5）和下層（層4、層3、層2和層 1）。
OSI模型的上層處理應(yīng)用程序問(wèn)題，并且通常只應(yīng)用在軟件上。最高層，即應(yīng)用層是與終端用戶最接近的。
OSI模型的下層是處理數(shù)據(jù) 傳輸?shù)摹Ｎ锢韺雍蛿?shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用在硬件和軟件上。最底層，即物理層是與物理網(wǎng)絡(luò)媒介（比如說(shuō)，電線）最接近的，并且負(fù)責(zé)在媒介上發(fā)送
第7層-應(yīng)用層
- 定義了用于在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌?- 用戶程式；
- 提供標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，比如虛擬終端、文件以及任務(wù)的傳輸和處 理；
應(yīng)用層為操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口。應(yīng)用層協(xié)議的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。
第6層-表示層
- 掩蓋不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)格式的不同性；
- 指定獨(dú)立結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸格式；
- 數(shù)據(jù)的編碼和解碼；加密和解密； 壓縮和解壓縮
這一層主要解決擁護(hù)信息的語(yǔ)法表示問(wèn)題。它將欲交換的數(shù)據(jù)從適合于某一用戶的抽象語(yǔ)法，轉(zhuǎn)換為適合于OSI系統(tǒng)內(nèi)部使用的傳送語(yǔ)法。即提供格式化的表示和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮， 加密和解密等工作都由表示層負(fù)責(zé)。
第5層-會(huì)話層
- 管理用戶會(huì)話和對(duì)話；
- 控制用戶間邏輯連接的建立和掛斷；
- 報(bào)告上一層發(fā)生的錯(cuò)誤
這一層也可以稱(chēng)為會(huì)晤層或?qū)υ拰?#xff0c;在會(huì)話層及以上的高層次中，數(shù)據(jù)傳送的單位不再另外命名，而是統(tǒng)稱(chēng)為報(bào)文。會(huì)話層不參與具體的傳輸，它提供包括訪問(wèn)驗(yàn)證和會(huì)話管理在內(nèi)的建立和維護(hù)應(yīng)用之間通信的機(jī)制。如服務(wù)器驗(yàn)證用戶登錄便是由會(huì)話層完成的。
第4層-處理信息的傳輸層
- 管理網(wǎng)絡(luò)中端到端的信息傳送；
- 通過(guò)錯(cuò)誤糾正和流控制機(jī)制提供可靠且有序的數(shù)據(jù)包傳送；
- 提供面向無(wú)連 接的數(shù)據(jù)包的傳送；
第4層的數(shù)據(jù)單元也稱(chēng)作數(shù)據(jù)包(packets)。但是，當(dāng)你談?wù)揟CP等具體的協(xié)議時(shí)又有特殊的叫法，TCP的數(shù)據(jù)單元稱(chēng)為段 (segments)而UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)單元稱(chēng)為“數(shù)據(jù)報(bào)(datagrams)”。這個(gè)層負(fù)責(zé)獲取全部信息，因此，它必須跟蹤數(shù)據(jù)單元碎片、亂序到達(dá)的 數(shù)據(jù)包和其它在傳輸過(guò)程中可能發(fā)生的危險(xiǎn)。第4層為上層提供端到端(最終用戶到最終用戶)的透明的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。所為透明的傳輸是指在通信過(guò)程中 傳輸層對(duì)上層屏蔽了通信傳輸系統(tǒng)的具體細(xì)節(jié)。傳輸層協(xié)議的代表包括：TCP、UDP、SPX等。
第3層-網(wǎng)絡(luò)層
- 定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間如何傳輸數(shù)據(jù)；
- 根據(jù)唯一的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備地址路由數(shù)據(jù)包；
- 提供流和擁塞控制以防止網(wǎng)絡(luò)資源 的損耗
在 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間可能會(huì)經(jīng)過(guò)很多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路，也可能還要經(jīng)過(guò)很多通信子網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是選擇合適的網(wǎng)間路由和交換結(jié)點(diǎn)， 確保數(shù)據(jù)及時(shí)傳送。網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)鏈路層提供的幀組成數(shù)據(jù)包，包中封裝有網(wǎng)絡(luò)層包頭，其中含有邏輯地址信息- -源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)地址的網(wǎng)絡(luò)地址。如 果你在談?wù)撘粋€(gè)IP地址，那么你是在處理第3層的問(wèn)題，這是“數(shù)據(jù)包”問(wèn)題，而不是第2層的“幀”。IP是第3層問(wèn)題的一部分，此外還有一些路由協(xié)議和地 址解析協(xié)議(ARP)。有關(guān)路由的一切事情都在這第3層處理。地址解析和路由是3層的重要目的。網(wǎng)絡(luò)層還可以實(shí)現(xiàn)擁塞控制、網(wǎng)際互連等功能。在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱(chēng)為數(shù)據(jù)包(packet)。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。
第2層-數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer):
- 定義操作通信連接的程序；
- 封裝數(shù)據(jù)包為數(shù)據(jù)幀；
- 監(jiān)測(cè)和糾正數(shù)據(jù)包傳輸錯(cuò)誤
在物理層提供比特流服務(wù)的基礎(chǔ)上，建立相鄰結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路，通過(guò)差錯(cuò)控制提供數(shù)據(jù)幀(Frame)在信道上無(wú)差錯(cuò)的傳輸，并進(jìn)行各電路上的動(dòng)作系列。數(shù)據(jù)鏈路層在不可靠的物理介質(zhì)上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址尋址、數(shù)據(jù)的成幀、流量控制、數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)、重發(fā)等。在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱(chēng)為幀(frame)。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。
第1層-物理層(PhysicalLayer)
- 定義通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的物理方式；
- 作為網(wǎng)絡(luò)媒介和設(shè)備間的接口；
- 定義光學(xué)、電氣以及機(jī)械特性。
規(guī)定通信設(shè)備的機(jī)械的、電氣的、功能的和過(guò)程的特性，用以建立、維護(hù)和拆除物理鏈路連接。具體地講，機(jī)械 特性規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)所需接插件的規(guī)格尺寸、引腳數(shù)量和排列情況等;電氣特性規(guī)定了在物理連接上傳輸bit流時(shí)線路上信號(hào)電平的大小、阻抗匹配、傳輸速率 距離限制等;功能特性是指對(duì)各個(gè)信號(hào)先分配確切的信號(hào)含義，即定義了DTE和DCE之間各個(gè)線路的功能;規(guī)程特性定義了利用信號(hào)線進(jìn)行bit流傳輸?shù)囊唤M 操作規(guī)程，是指在物理連接的建立、維護(hù)、交換信息是，DTE和DCE雙放在各電路上的動(dòng)作系列。在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱(chēng)為比特(bit)。屬于物理層定義的典型規(guī)范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。
TCP/IP
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間網(wǎng)協(xié)議)是目前世界上應(yīng)用最為廣泛的協(xié)議，它的流行與Internet的迅猛發(fā)展密切相關(guān)—TCP/IP最初是為互聯(lián)網(wǎng)的原型ARPANET所設(shè)計(jì)的，目的是提供一整套方便實(shí)用、能應(yīng)用于多種網(wǎng)絡(luò)上的協(xié)議，事實(shí)證明TCP/IP做到了這一點(diǎn)，它使網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)變得容易起來(lái)，并且使越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)加入其中，成為Internet的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
TCP/IP協(xié)議族包含了很多功能各異的子協(xié)議。為此我們也利用上文所述的分層的方式來(lái)剖析它的結(jié)構(gòu)。TCP/IP層次模型共分為四層：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層。
| 數(shù)據(jù)鏈路層 | ARP,RARP |
| 網(wǎng)絡(luò)層 | IP,ICMP,IGMP |
| 傳輸層 | TCP ,UDP,UGP |
| 應(yīng)用層 | Telnet,FTP,SMTP,SNMP |
TCP(Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)協(xié)議屬于傳輸層協(xié)議。其中TCP提供IP環(huán)境下的數(shù)據(jù)可靠傳輸，它提供的服務(wù)包括數(shù)據(jù)流傳送、可靠性、有效流控、全雙工操作和多路復(fù)用。通過(guò)面向連接、端到端和可靠的數(shù)據(jù)包發(fā)送。通俗說(shuō)，它是事先為所發(fā)送的數(shù)據(jù)開(kāi)辟出連接好的通道，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送;而UDP則不為IP提供可靠性、流控或差錯(cuò)恢復(fù)功能。一般來(lái)說(shuō)，TCP對(duì)應(yīng)的是可靠性要求高的應(yīng)用，而UDP對(duì)應(yīng)的則是可靠性要求低、傳輸經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用。
應(yīng)用層
應(yīng)用層是所有用戶所面向的應(yīng)用程序的統(tǒng)稱(chēng)。ICP/IP協(xié)議族在這一層面有著很多協(xié)議來(lái)支持不同的應(yīng)用，許多大家所熟悉的基于Internet的應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)就離不開(kāi)這些協(xié)議。如我們進(jìn)行萬(wàn)維網(wǎng)（WWW）訪問(wèn)用到了HTTP協(xié)議、文件傳輸用FTP協(xié)議、電子郵件發(fā)送用SMTP、域名的解析用DNS協(xié)議、遠(yuǎn)程登錄用Telnet協(xié)議等等，都是屬于TCP/IP應(yīng)用層的；就用戶而言，看到的是由一個(gè)個(gè)軟件所構(gòu)筑的大多為圖形化的操作界面，而實(shí)際后臺(tái)運(yùn)行的便是上述協(xié)議。
傳輸層
這一層的的功能主要是提供應(yīng)用程序間的通信，TCP/IP協(xié)議族
在這一層的協(xié)議有TCP和UDP。
網(wǎng)絡(luò)層
TCP/IP協(xié)議族中非常關(guān)鍵的一層，主要定義了IP地址格式，從而能夠使得不同應(yīng)用類(lèi)型的數(shù)據(jù)在Internet上通暢地傳輸，IP協(xié)議就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。
網(wǎng)絡(luò)接口層
這是TCP/IP軟件的最低層，負(fù)責(zé)接收IP數(shù)據(jù)包并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送之，或者從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽出IP數(shù)據(jù)報(bào)，交給IP層。
TCP支持的應(yīng)用協(xié)議主要有：Telnet、FTP、SMTP等;UDP支持的應(yīng)用層協(xié)議主要有：NFS(網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng))、SNMP(簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)、DNS(主域名稱(chēng)系統(tǒng))、TFTP(通用文件傳輸協(xié)議)等。
TCP/IP協(xié)議與低層的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層無(wú)關(guān)，這也是TCP/IP的重要特點(diǎn)。
區(qū)別與聯(lián)系
除了層的數(shù)量之外，開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)模型與TCP/IP協(xié)議有什么區(qū)別?
開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型是一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)，解釋協(xié)議相互之間應(yīng)該如何相互作用。TCP/IP協(xié)議是美國(guó)國(guó)防部發(fā)明的，是讓互聯(lián)網(wǎng)成為了目前這個(gè)樣子的標(biāo)準(zhǔn)之一。開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型中沒(méi)有清楚地描繪TCP/IP協(xié)議，但是在解釋TCP/IP協(xié)議時(shí)很容易想到開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型。兩者的主要區(qū)別如下：
TCP/IP協(xié)議中的應(yīng)用層處理開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型中的第五層、第六層和第七層的功能。
TCP/IP協(xié)議中的傳輸層并不能總是保證在傳輸層可靠地傳輸數(shù)據(jù)包，而開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型可以做到。TCP/IP協(xié)議還提供一項(xiàng)名為UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)的選擇。UDP不能保證可靠的數(shù)據(jù)包傳輸。
轉(zhuǎn)載：http://blog.csdn.net/gatieme/article/details/50858920
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Linux下套接字详解（补充）--OSI七层与TCP/IP五层网络架构详解的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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