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文章目录
  1. 概要
  2. OSI模型(Open System Interconnetion)
    1. 各层详解
      1. 应用层
      2. 表示层
      3. 会话层
      4. 传输层
      5. 网络层
      6. 数据链路层
      7. 物理层
  3. 数据通信过程
    1. 对等通信(PDU)
  4. TCP/IP协议栈
  5. TCP/IP协议栈与OSI模型
  6. 小结

#CCNA# 主机到主机的通信过程与网络模型

概要

通信模型

  • 主机到主机的通信过程有两种模型

旧模型

  • 专有产品
  • 由一个厂商控制应用程序和嵌入的软件

基于标准的模型

  • 多厂商软件
  • 分层方法

在早期网络缺乏统一的标准中, 不同部门开发的协议栈不能相互兼容, 不同厂商生产的网络设备不能相互通信, 随着时间的推移, 自立门户的发展模式严重阻碍了网络推广

旧有标准: 厂商自己的私有通信标准,不同互通
公有标准: 所有厂商必须遵守的通信标准,厂商互通

  • 由于终端通信需要遵循一套通信标准, OSI模型就是其中的一种

OSI模型 —> 美国标准
TCP/IP协议栈 —> 欧洲标准

  • 分层网络模型的优点
  1. 定义通用的术语来描述网络的功能, 这些功能工作于不同行业并且允许更好的理解与合作
  2. 将处理过程分段, 允许发展执行某一功能的技术独立于执行其他功能的技术
  3. 促进竞争与发展, 可以同时使用不同厂商的产品
  4. 提供了描述网络功能和能力的通用语言
  5. 有助于协议设计, 对于在特定层工作的协议而言, 它们的工作方式及其与下层之间的接口都已经确定
  • 正是OSI模型的存在, 当今网络不同机构开发的网络协议, 不同厂商生产的网络设备可以很好的融入在网络里面

OSI模型(Open System Interconnetion)

OSI模型

OSI模型是全球范围内的网络通信标准
OSI模型定义了网络通信过程中所涉及到的所有细节
OSI模型是作为网络协议设计的指导原则
OSI模型是分析和评判各种网络协议的依据

  • OSI模型包括(应用层/表示层/会话层/传输层/网络层/数据链路层/物理层)

  • 每一层提供3个特性

    服务: 本层能为上层提供的服务
    接口: 上层如何调用本层
    协议: 本层能实现的功能

  • 高三层(产生数据)

    定义应用程序生产数据的细节, 主要研究数据是如何产生的
    包括: 应用层/表示层/会话层

  • 低四层(传输数据)

    定义应用程序数据如何在各种设备中间传输
    包括: 传输层/网络层/数据链路层/物理层

各层详解

应用层

为真实程序提供调用内核接口

表示层

提供对不同数据格式的转换, 加密, 解密功能

会话层

提供对应用程序会话的建立, 维护, 终止, 区分应用功能

传输层

传输层考虑如何在端端通信过程中确保数据传输的可靠性
传输层处理的数据成为数据段(PDU)

  • 传输层主要作用

    更好的将端端数据顺利传输, 保证端到端数据传递的完整性, 端内实现
    在源和目标主机的应用程序之间跟踪独立的通信
    标识不同的应用服务程序(端口号)
    在终端用户之间执行流量控制
    差错恢复

  • 传输层两大协议

    TCP: 提供可靠的传输服务
    UDP: 提供尽力而为的传输服务

网络层

网络层考虑如何在端到端路径中选择出一条最优路径
网络层处理的数据成为数据包(PDU)
网络层交换数据包依据IP地址来实现的

  • 网络层的作用

    提供端端间路径的抉择/具备一定的传输能力
    网络层是OSI模型中最为核心的协议
    所有的数据包都是封装成IP数据包格式在网络中传输
    网络设备转发数据包是依据IP寻址的
    网络层提供一定的传输能力, 不保证数据传输过程中的可靠性

  • 网络层协议

    IP协议/ICMP协议/ARP协议/RIP协议/EIGRP协议/OSPF协议/ISIS协议

  • 网络层设备

    路由器
    三层交换机

数据链路层

数据链路层考虑如何让上层协议成功的调用物理层设备传输数据
数据链路层处理的数据成为数据帧(PDU)
数据链路层交换数据帧依据MAC地址来实现的

  • 数据链路层的作用

    提供对物理层的调用功能, 定义如何在物理介质上传递数据
    允许上层使用封装成帧之类的各种协议访问物理设备
    对工作在物理介质上的数据帧进行访问控制, 错误检查, 以及从物理介质上收发数据帧

  • 数据链路层协议

    针对双绞线链路: 以太网协议/802.3协议
    针对串口链路: HDLC协议/PPP协议/Frame-relay协议

  • 数据链路层设备

    网桥
    交换机

物理层

物理层考虑如何在连接各种计算机的传输媒介上传递数据
物理层处理的数据成为bit流(PDU)

  • 作用

    提供网络通信物理介质, 定义物理介质规范运作协定
    物理层协议尽可能的屏蔽掉物理媒介的差异
    使物理层上面的高层协议感觉不到这些差异, 专心完成本层的功能, 而不必考虑物理媒介的差异

  • 物理层主要特性

    机械特性: 指明接口所用接线器形状, 尺寸, 引脚数目和排序, 固定和锁定装置
    电气特性: 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围
    功能特性: 指明对于不同功能的各种可能时间的出现顺序
    过程特性: 指明对于不同过程的各种可能时间的出现顺序

  • 物理层设备

    集线器
    解码器
    线缆

数据通信过程

数据要想在网络上正常传输, 必须将数据封装成数据包

  • 源端设备执行数据封装的过程
    数据封装
  • 目标设备执行数据解封的过程
    数据解封

对等通信(PDU)

对等通信

TCP/IP协议栈

TCP/IP协议栈

TCP/IP协议栈与OSI模型

OSI是理论模型(科学研究)
TCP/IP是具体应用(产品应用)

TCP/IP协议栈与OSI模型

小结

  • 由于OSI模型对设备的要求过高, 而TCP/IP协议栈对设备的要求不高, 所以现在普及的是TCP/IP协议栈
  • 但是TCP/IP协议栈并不像OSI模型那样全面, 也就导致了网络漏洞的产生
  • 学习并了解分层结构的网络模型, 是以后网络学习的基础
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