1.概述

2. 五層協議

2.1 應用層

為特定應用程序提供數據傳輸服務，例如 HTTP、DNS 等。數據單位為報文。

2.2 運輸層

提供的是進程間的通用數據傳輸服務。由于應用層協議很多，定義通用的運輸層協議就可以支持不斷增多的應用層協議。

運輸層包括兩種協議：

• 傳輸控制協議 TCP，提供面向連接、可靠的數據傳輸服務，數據單位為報文段；
• 用戶數據報協議 UDP，提供無連接、盡最大努力的數據傳輸服務，數據單位為用戶數據報。
• TCP 主要提供完整性服務，UDP 主要提供及時性服務。

2.3 網絡層

為主機間提供數據傳輸服務，而運輸層協議是為主機中的進程提供服務。

網絡層把運輸層傳遞下來的報文段或者用戶數據報封裝成分組。

2.4 數據鏈路層

網絡層針對的還是主機之間的數據傳輸服務，而主機之間可以有很多鏈路，鏈路層協議就是為同一鏈路的主機提供服務。

數據鏈路層把網絡層傳下來的分組封裝成幀。

2.5 物理層

考慮的是怎樣在傳輸媒體上傳輸數據比特流，而不是指具體的傳輸媒體。

物理層的作用是盡可能屏蔽傳輸媒體和通信手段的差異，使數據鏈路層感覺不到這些差異。

3. OSI

其中表示層和會話層用途如下：

3.1 表示層

數據壓縮、加密以及數據描述，這使得應用程序不必擔心在各臺主機中數據內部格式不同的問題。

3.2 會話層

建立及管理會話。

五層協議沒有表示層和會話層，而是將這些功能留給應用程序開發者處理。

4. TCP/IP

只有四層，相當于五層協議中數據鏈路層和物理層合并為網絡接口層。

TCP/IP 體系結構不嚴格遵循 OSI 分層概念，應用層可能會直接使用 IP 層或者網絡接口層。

TCP/IP 協議族是一種沙漏形狀，中間小兩邊大，IP 協議在其中占用舉足輕重的地位。

5. 數據在各層之間的傳遞過程

在向下的過程中，需要添加下層協議所需要的首部或者尾部；

而在向上的過程中不斷拆開首部和尾部。

路由器只有下面三層協議，因為路由器位于網絡核心中，不需要為進程或者應用程序提供服務，因此也就不需要運輸層和應用層。

5.1 物理層

5.1.1?通信方式

根據信息在傳輸線上的傳送方向，分為以下三種通信方式：

• 單工通信：單向傳輸
• 半雙工通信：雙向交替傳輸
• 全雙工通信：雙向同時傳輸

5.1.2?帶通調制

模擬信號是連續的信號，數字信號是離散的信號。

帶通調制把數字信號轉換為模擬信號。

5.2 數據鏈路層

基本問題

5.2.1. 封裝成幀

將網絡層傳下來的分組添加首部和尾部，用于標記幀的開始和結束。

5.2.2. 透明傳輸

透明表示一個實際存在的事物看起來好像不存在一樣。

幀使用首部和尾部進行定界。

• 如果幀的數據部分含有和首部尾部相同的內容，那么幀的開始和結束位置就會被錯誤的判定。
• 需要在數據部分出現首部尾部相同的內容前面插入轉義字符。
• 如果數據部分出現轉義字符，那么就在轉義字符前面再加個轉義字符。
• 在接收端進行處理之后可以還原出原始數據。

這個過程透明傳輸的內容是轉義字符，用戶察覺不到轉義字符的存在。

5.2.3 差錯檢測

目前數據鏈路層廣泛使用了循環冗余檢驗（CRC）來檢查比特差錯。

5.2.4 相關概念

信道分類、信道復用技術、CSMA/CD 協議、PPP 協議、MAC 地址、局域網、以太網、交換機、虛擬局域網

5.3 網絡層

5.3.1 概述

因為網絡層是整個互聯網的核心，因此應當讓網絡層盡可能簡單。

網絡層向上只提供簡單靈活的、無連接的、盡最大努力交互的數據報服務。

使用 IP 協議，可以把異構的物理網絡連接起來，使得在網絡層看起來好像是一個統一的網絡。

5.3.2 與 IP 協議配套使用的還有三個協議：

• 地址解析協議 ARP（Address Resolution Protocol）
• 網際控制報文協議 ICMP（Internet Control Message Protocol）
• 網際組管理協議 IGMP（Internet Group Management Protocol）

5.3.3 IP 數據報格式

• 版本 : 有 4（IPv4） 和 6（IPv6） 兩個值；
• 首部長度 : 占 4 位，因此最大值為 15。值為 1 表示的是 1 個 32 位字的長度，也就是 4 字節。因為首部固定長度為 20 字節，因此該值最小為 5。如果可選字段的長度不是 4 字節的整數倍，就用尾部的填充部分來填充。
• 區分服務 : 用來獲得更好的服務，一般情況下不使用。
• 總長度 : 包括首部長度和數據部分長度。
• 生存時間 ：TTL，它的存在是為了防止無法交付的數據報在互聯網中不斷兜圈子。以路由器跳數為單位，當 TTL 為 0 時就丟棄數據報。
• 協議 ：指出攜帶的數據應該上交給哪個協議進行處理，例如 ICMP、TCP、UDP 等。
• 首部檢驗和 ：因為數據報每經過一個路由器，都要重新計算檢驗和，因此檢驗和不包含數據部分可以減少計算的工作量。
• 標識 : 在數據報長度過長從而發生分片的情況下，相同數據報的不同分片具有相同的標識符。
• 片偏移 : 和標識符一起，用于發生分片的情況。片偏移的單位為 8 字節。

數據報分片舉例：

5.3.4 IP 地址編址方式

IP 地址的編址方式經歷了三個歷史階段：

• 分類
• 子網劃分
• 無分類

5.3.5 相關概念

路由器

5.4?運輸層

網絡層只把分組發送到目的主機，但是真正通信的并不是主機而是主機中的進程。

運輸層提供了進程間的邏輯通信，運輸層向高層用戶屏蔽了下面網絡層的核心細節，使應用程序看起來像是在兩個運輸層實體之間有一條端到端的邏輯通信信道。

5.4.1?UDP 和 TCP 的特點

用戶數據報協議 UDP（User Datagram Protocol）： 是無連接的，盡最大可能交付，沒有擁塞控制，面向報文（對于應用程序傳下來的報文不合并也不拆分，只是添加 UDP 首部） ，支持一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信。

傳輸控制協議 TCP（Transmission Control Protocol）： 是面向連接的，提供可靠交付，有流量控制，擁塞控制，提供全雙工通信，面向字節流（把應用層傳下來的報文看成字節流，把字節流組織成大小不等的數據塊） ，每一條 TCP連接只能是點對點的（一對一）。

5.5 應用層

5.5.1 相關概念

域名系統DNS

文件傳送協議FTP

動態主機配置協議DHCP

遠程登錄協議TELNET

電子郵件協議（SMTP/POP3/IMAP）

常用端口

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机网络体系结构（OSI七层、TCP/IP四层、五层协议）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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