计算机网络 (1) --TCP/IP 分层和网络分层

1. TCP/IP

网络之间互相通信，就必须制定一些规则，比如怎么搜索到目标，怎么开始，结束通信，这种规则我们称为协议。

TCP/IP是互联网相关的各类协议族的总称，通常使用的网络是在tcp/ip协议族的基础上运作的，http属于它内部的一个子集。

1.1 TCP/IP分层

1.2 为什么要分层

假如有地方需要改变设计，分层的话就只改变需要改动的层即可，不用整个替换；设计变简单，处于应用层的应用只需要考虑自己的任务，不需要考虑底层运作。

1.3 各层作用

网络层和传输层区别

在TCP/TP协议族中，

　　“网络层IP提供的是一种不可靠的服务。它只是尽可能快地把分组从源节点送到目的节点，但不提供任何可靠性的保证。

　　Tcp在不可靠的ip层上，提供了一个可靠的运输层，为了提供这种可靠的服务，TCP采用了超时重传、发送和接受端到端的确认分组等机制。”

    之前一直对这2个分不清，现在大概有数了。

2. OSI参考模型

OSI全称Open System Interconnect ，开放系统互连参考模型

 OSI的下三层的主要任务是数据传输，上三层的主要任务是数据处理。而传输层是第四层，因此该层是通信子网和资源子网的接口和桥梁，起到承上启下的作用。

平时开发没直接接触这些，感觉看了无法理解也就记不住。

但是这篇参考文章，非常nice

作者：挟天子以令诸侯 
出处：http://www.cnblogs.com/gdayq/ 
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可以多看用于参考，理解===》

OSI 7层模型的小结
由于OSI是一个理想的模型，因此一般网络系统只涉及其中的几层，很少有系统能够具有所有的7层，并完全遵循它的规定。
在7层模型中，每一层都提供一个特殊的网络功能。从网络功能的角度观察：下面4层（物理层、数据链路层、网络层和传输层）主要提供数据传输和交换功能，即以节点到节点之间的通信为主；第4层作为上下两部分的桥梁，是整个网络体系结构中最关键的部分；而上3层（会话层、表示层和应用层）则以提供用户与应用程序之间的信息和数据处理功能为主。简言之，下4层主要完成通信子网的功能，上3层主要完成资源子网的功能。

一个很容易理解OSI 七层模型的例子：

OSI七层模式简单通俗理解

这个模型推出的最开始，是因为美国人有两台机器之间进行通信的需求。

需求1：
科学家要解决的第一个问题是，两个硬件之间怎么通信。具体就是一台发些比特流，然后另一台能收到。
于是，科学家发明了物理层：
主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流(就是由1、0转化为电流强弱来进行传输，到达目的地后在转化为1、0，也就是我们常说的数模转换与模数转换)。这一层的数据叫做比特。

需求2：
现在通过电线我能发数据流了，但是，我还希望通过无线电波，通过其它介质来传输。然后我还要保证传输过去的比特流是正确的，要有纠错功能。
于是，发明了数据链路层：
通过各种控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。

需求3：

现在我可以在两台计算机之间发送数据了，那么如果我要在多台计算机之间发送数据呢？怎么找到我要发的那台？或者，A要给F发信息，中间要经过B，C，D,E，但是中间还有好多节点如K.J.Z.Y。我怎么选择最佳路径？这就是路由要做的事。
于是，发明了网络层。

通过路由算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。该层控制数据链路层与物理层之间的信息转发，建立、维持与终止网络的连接。具体的说，数据链路层的数据在这一层被转换为数据包，然后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制，将信息从一个网络设备传送到另一个网络设备。一般的，数据链路层是解决统一网络内节点之间的通信，而网络层主要解决不同子网之间的通信。例如路由选择问题。

需求4：

现在我能发正确的发比特流数据到另一台计算机了，但是当我发大量数据时候，可能需要好长时间，例如一个视频格式的，网络会中断好多次（事实上，即使有了物理层和数据链路层，网络还是经常中断，只是中断的时间是毫秒级别的）。那么，我还须要保证传输大量文件时的准确性。于是，我要对发出去的数据进行封装。就像发快递一样，一个个地发。
于是，先发明了传输层。
向用户提供可靠的、端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输。提供建立、连接和拆除传输连接的功能。传输层在网络层基础上，提供“面向连接”和“面向无连接”两种服务。例如TCP，是用于发大量数据的，我发了1万个包出去，另一台电脑就要告诉我是否接受到了1万个包，如果缺了3个包，就告诉我是第1001，234，8888个包丢了，那我再发一次。这样，就能保证对方把这个视频完整接收了。
例如UDP，是用于发送少量数据的。我发20个包出去，一般不会丢包，所以，我不管你收到多少个。在多人互动游戏，也经常用UDP协议，因为一般都是简单的信息，而且有广播的需求。如果用TCP，效率就很低，因为它会不停地告诉主机我收到了20个包，或者我收到了18个包，再发我两个！如果同时有1万台计算机都这样做，那么用TCP反而会降低效率，还不如用UDP，主机发出去就算了，丢几个包你就卡一下，算了，下次再发包你再更新。

需求5：
现在我们已经保证给正确的计算机，发送正确的封装过后的信息了。但是用户级别的体验好不好？难道我每次都要调用TCP去打包，然后调用IP协议去找路由，自己去发？当然不行，所以我们要建立一个自动收发包，自动寻址的功能。
于是，发明了会话层。　　　　　　

会话层的作用就是建立和管理应用程序之间的通信。允许用户在两个实体设备之间建立、维持和终止会话，并支持它们之间的数据交换。例如提供单方向会话或双向同时会话，并管理会话中的发送顺序，以及会话所占用时间的长短。

需求6：
现在我能保证应用程序自动收发包和寻址了。但是我要用Linux给window发包，两个系统语法不一致，就像安装包一样，exe是不能在linux下用的，shell在window下也是不能直接运行的。于是需要表示层，帮我们解决不同系统之间的通信语法问题。

需求7：
OK，现在所有必要条件都准备好了，我们可以写个android程序，web程序去实现需求把。

 

TCP/IP与OSI最大的不同在于OSI是一个理论上的网络通信模型，而TCP/IP则是实际运行的网络协议。

这里还有一种解释，也比较容易理解

物理层：
通过硬件设备将模拟信号转换为数字信号，于是有了0/1数据流，叫做比特流。

数据链路层：
可以发比特流但是没有格式就会乱七八糟，于是就有了”帧”。采用了一种”帧”的数据块进行传输，为了确保数据通信的准确，实现数据有效的差错控制，加入了检错等功能

网络层：
前两层都是在于可以发数据，以及发的数据是否正确，然而如果连着两台电脑还行，多台电脑而又只想让其中一台可以通信，则需要路由。选择性的发，那每台电脑就得有自己的身份，于是出现了IP协议等。

传输层：
比特流传输的过程不可能会一直顺畅，偶尔出现中断很正常，如果人为制定出单位，分成一个个的信息段，从中又衍生了报文，结合上面几层，我们就可以有目标的发生正确数据给某台计算机了，传输层有两个重要的协议：TCP和UDP。TCP效率低但是发送包会校验是否完整，UDP效率高但是不管别人能否完整收到。

会话层：
计算机收到了发送的数据，但是有那么多进程，具体哪个进程需要用到这个数据，则把他输送到那个进程。例如：如果80端口要用，所以系统内数据通信，将接收端口数据送至需求端口。

表示层：
现在正确接收到了需要的数据，但是因为数据在传输过程中可能基于安全性，或者是算法上的压缩，还有就是网络类型不同。那就得有一个沟通的桥梁来整理整理，还原出原本应该有的表示，类似于一个拆快递的过程。

应用层：
是其他层对用户的已经封装好的接口，提供多种服务，用户只需操作应用层就可以得到服务内容，这样封装可以让更多的人能使用它。包含的主要协议：FTP（文件传送协议）、Telnet（远程登录协议）、DNS（域名解析协议）、SMTP（邮件传送协议），POP3协议（邮局协议），HTTP协议（Hyper Text Transfer Protocol）
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作者：cmyh 
来源：CSDN 
原文：https://blog.csdn.net/cmyh100/article/details/82768804 
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参考：<图解HTTP>， https://www.cnblogs.com/gdayq/p/5797645.html，https://blog.csdn.net/cmyh100/article/details/82768804