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计算机网络应用OSI参考模型通信原理在前面两节中，我们学习了OSI参考模型的7层结构及各层所具有的功能等知识。
下面，我们来学习OSI参考模型的通信原理，即数据传输过程。
在OSI参考模型中，当端到端进行通信时，首先由发送端（发送方）的发送进程将数据传送给应用层，应用层在数据的头部加上该层的控制和识别信息，并将其传送到其下一层（表示层）。
该过程一直重复至物理层，并由物理传输媒介将数据传送到目的端（接收方），在接收进程所在计算机中，信息按从物理层依次至应用层的方向传递，在此过程中添加在数据头部各层的控制和识别信息将被逐层去掉，最后数据被传送到接收进程。
其数据传输过程如图1-26所示。
图1-26 OSI参考模型中通信过程在OSI参考模型通信过程中，由高层至低层的过程中，各层数据头部封装该层的数据标识信息，当由低层至高层时，在每层需要解封装数据头部标识信息。
其过程以主机A与主机B的通信为例进行说明。
在主机A的发送进程中，首先数据在应用层，加上应用层协议要求的控制信息AH（AH 表示应用层控制信息），形成应用层的协议数据单元；接着继续传送，当传送到表示层时，在加上表示层的协议控制信息PH（PH表示表示层控制信息），形成表示层的协议数据单元。
表示层的协议数据单元传到会话层，加上会话层协议要求的控制信息SH（SH表示会话层控制信息），从而形成会话层的协议数据单元。
依次类推，到达数据链路层后，数据链路层的协议控制信息分为两部分，分别为控制头部信息和尾部信息，从而形成数据帧；将帧传送到物理层时，不再加任何控制信息，而是转换成比特流，并通过传输介质将其传送到主机B的物理层。
主机B的物理层将比特流传给数据链路层，在数据链路层中，将帧中的控制头部信息和尾部信息去掉，形成网络层的协议数据单元，然后，传送给网络层，在网络层去掉网络层协议控制信息NH（NH表示网络层控制信息），形成网络层的服务数据单元。
依次类推，直到数据传送到主机B的应用进程，其过程如图1-27所示。
计算机网络的分层模型是什么请解释OSI模型和TCPIP模型计算机网络的分层模型是什么：解释OSI模型和TCP/IP模型计算机网络的分层模型是一种将网络功能划分为不同层次的框架，每一层负责不同的功能和任务。
这种模型的设计目的是为了提高网络的可靠性、可扩展性和互操作性。
两种最常用的分层模型是OSI模型和TCP/IP模型。
一、OSI模型OSI（Open Systems Interconnection，开放式系统互联）模型是由国际标准化组织（ISO）在20世纪80年代初提出的。
它将计算机网络的通信过程分为七个层次，每个层次提供不同的功能和服务。
1. 物理层（Physical Layer）：负责传输比特流，主要包括电气特性和物理连接接口的定义。
2. 数据链路层（Data Link Layer）：负责数据帧的传输和链路管理，主要包括帧同步、帧定界、差错检测等功能。
3. 网络层（Network Layer）：负责数据包的传输和路由选择，主要包括IP地址分配和数据包转发等功能。
4. 传输层（Transport Layer）：负责建立端到端的传输连接和数据可靠传输，主要包括分段、流量控制和差错恢复等功能。
5. 会话层（Session Layer）：负责建立、管理和终止应用程序之间的会话。
6. 表示层（Presentation Layer）：负责数据格式的转换和加解密等功能，确保应用程序之间的数据交换格式的兼容性。
7. 应用层（Application Layer）：提供网络应用服务，包括电子邮件、文件传输、网页浏览等。
通过OSI模型，计算机网络中的通信过程被划分为不同的层次，每个层次只关注特定的功能和服务，从而提高了网络的灵活性和可扩展性。
二、TCP/IP模型TCP/IP模型是一个更常用的分层模型，它也将网络通信过程划分为多个层次，但层次的个数和名称与OSI模型略有不同。
1. 网络接口层（Network Interface Layer）：与OSI的物理层和数据链路层相对应，负责定义数据在物理媒介上的传输。
通信原理之OSI七层参考模型（⼀）1、什么是计算机⽹络谈计算机通信原理当然离不开计算机⽹络，那么什么是计算机⽹络。
官⽅定义：计算机⽹络是由两台或两台以上的计算机通过⽹络设备连接起来所组成的⼀个系统，在这个系统中计算机与计算机之间可以进⾏数据通信、数据共享及协同完成某些数据处理的⼯作。
其实说⽩了就是，计算机组成的⽹络或者说在这个⽹络系统中有很多计算机，这⾥的计算机不仅仅指我们的电脑，其实指的是所有在⽹络中的⽹络设备，⽐如⼿机，平板电脑等。
2、计算机之间如何进⾏通信有了计算机等设备，也就得考虑如何连接起来他们，这就是他们之间该如何通信的问题。
对计算机来说，就是⼀个硬件设备，如何让计算机与计算机连接起来，必需需要软件的⽀撑。
那么⽀持计算机通讯的软件是什么呢？就是计算机⽹络参考模型。
这个计算机⽹络参考模型就是计算机⽹络软件。
最经典的当然是国际化标准的OSI（Open System InterConnect 开放式系统互联）参考模型。
它是通过⼀个机器上的⼀个应⽤进程与另⼀个机器上的进程进⾏信息交互。
下⾯我们了解下这个模型。
2.1、OSI七层模型上⾯我们已经知道，计算机和计算机之间是通过两个软件进程连接起来的。
但想让这两个进程之间进程通信，还需解决很多问题。
OSI 参考模型解决此问题是，⾸先就是分层，简单的来说，这两个进程之间的通信是通过七⼤部分来完成，也就是OSI七层参考模型。
每⼀层都完成⽹络当中的⼀个独⽴任务。
下⾯是七层模型图：这张图看起来确实复杂，让我们分解来看，主机A和主机B都的进程都分七层处理，下⾯⾸先了解下各层什么作⽤。
（1）物理层在OSI参考模型中，物理层（Physical Layer）是参考模型的最低层，也是OSI模型的第⼀层。
物理层的主要功能是：利⽤传输介质为数据链路层提供物理连接，实现⽐特流的透明传输。
实现相邻计算机节点之间⽐特流的透明传送，尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异。
使其上⾯的数据链路层不必考虑⽹络的具体传输介质是什么。
计算机网络体系结构与参考模型计算机网络层次结构模型和各层协议的集合被定义为计算机网络体系结构，网络体系结构的提出不仅方便了大家对网络的认识和学习，同时也加强了人们对网络设计和实现的指导。
在这一节中我们主要讨论网络的分层结构、一些基本概念及ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型等。
1.2.1计算机网络分层结构网络分层结构的出现其实是将复杂的网络任务分解为多个可处理的部分，使问题简单化。
而这些可处理的部分模块之间形成单向依赖关系，即模块之间是单向的服务与被服务的关系，从而构成层次关系，这就是分层。
分层网络体系结构的基本思想是每一层都在它的下层提供的服务基础上提供更高级的增值服务，且通过服务访问点（SAP）来向其上一层提供服务。
在OSI分层结构中，其目标是保持层次之间的独立性，也就是第（N）层实体只能够使用（N-1）层实体通过SAP提供的服务；也只能够向（N+1）层提供服务；实体间不能够跨层使用，也不能够同层调用。
网络是一个非常复杂的整体，为便于研究和实现，才将其进行分层，其中分层的基本原则是。
（1）各层之间界面清晰自然，易于理解，相互交流尽可能少。
（2）各层功能的定义独立于具体实现的方法。
（3）网中各节点都有相同的层次，不同节点的同等层具有相同的功能。
（4）保持下层对上层的独立性，单向使用下层提供的服务。
计算机网络层次结构模型和各层协议的集合被定义为计算机网络体系结构，网络体系结构的提出不仅方便了大家对网络的认识和学习，同时也加强了人们对网络设计和实现的指导。
在这一节中我们主要讨论网络的分层结构、一些基本概念及ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型等。
1.2.1计算机网络分层结构网络分层结构的出现其实是将复杂的网络任务分解为多个可处理的部分，使问题简单化。
而这些可处理的部分模块之间形成单向依赖关系，即模块之间是单向的服务与被服务的关系，从而构成层次关系，这就是分层。
分层网络体系结构的基本思想是每一层都在它的下层提供的服务基础上提供更高级的增值服务，且通过服务访问点（SAP）来向其上一层提供服务。
计算机网络域模型根据网络规模、地理分布、资源应用及其它因素，域通常有单一域模型、主域模型、多主域模型和完全信任模型4中类型。
1．单一域模型（Single Domain Model）单一域模型是一种最常见及最适合小型企业的模式，它不涉及域间的信任关系，所有资源整合在单一域中，以便于集中控制管理，其结构如图10-16所示。
服务器图10-16单一域模型单一域模型虽然易于管理，但随着域中服务器数量的增加，用户在浏览资源时会花费较长时间，而且域内的所有账户等资料均由主域控制器来管理和验证，将会导致在复制账户与提供登录服务器的资料传输过量而影响网络的传输速度，甚至影响域控制器所提供的文件、打印服务。
2．主域模型（Master Domain Model）主域模型适用于具有一定规模的企业。
在该模型中，有主域和从域之分，并涉及域间的信任关系，如图10-17所示。
主域用来管理和维护所有域的账户，从域负责其他文件或打印服务。
但账户都集中在主域，容易造成主域网络通信拥塞。
信任图10-17 主域模型3．多主域模型（Multiple Master Domain）多主域模型与主域模型类似，但可以克服主域模型存在的缺点。
它可以由多个主域，并且各主域间具有双向信任关系，在不同非主域间也可存在信任关系，这样对账户进行分散管理，减轻了单一主域的压力，但同时也加大了管理难度，其结构如图10-18所示。
图10-18多主域模型4．完全信任模型（Complete Trust Model）完全信任模型用于无法采取集中式管理账户的情况下。
在该模型中，所有域具有平等的地位，没有主、从域之分，每个域自行管理各自域中的账户，并在各域间建立双向的信任关系，使所有的域都可以合法存取其他域的资源，其结构图如图10-19所示。
信任图10-19完全信任模型。
网络中的七层模型、五层模型、四层模型一：ISO 七层模型OSI模型有7层结构，每层都可以有几个子层。
70年代以来，国外一些主要计算机生产厂家先后推出了各自的网络体系结构，但它们都属于专用的。
为使不同计算机厂家的计算机能够互相通信，以便在更大的范围内建立计算机网络，有必要建立一个国际范围的网络体系结构标准。
国际标准化组织ISO 于1981年正式推荐了一个网络系统结构----七层参考模型，叫做开放系统互连模型(Open System Interconnection，OSI)。
由于这个标准模型的建立,使得各种计算机网络向它靠拢, 大大推动了网络通信的发展。
下面我简单的介绍一下这7层及其功能。
OSI的7层从上到下分别是：7 应用层6 表示层5 会话层4 传输层3 网络层2 数据链路层1 物理层其中高层，既7、6、5、4层定义了应用程序的功能，下面3层，既3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流。
（1）应用层：与其他计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。
例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。
但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。
示例：telnet，HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。
（2）表示层：这一层的主要功能是定义数据格式及加密。
例如，FTP允许你选择以二进制或ASCII 格式传输。
如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。
如果选择ASCII格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASCII后发送数据。
在接收方将标准的ASCII转换成接收方计算机的字符集。
示例：加密，ASCII等。
（3）会话层：他定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向小时的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。
网络协议模型网络协议模型是指计算机网络中各种协议按照一定规则和层次组织在一起的模型。
目前最常用的网络协议模型是TCP/IP协议模型和OSI参考模型。
本文将对这两种网络协议模型进行介绍和比较，以便读者更好地理解计算机网络中的协议体系。
首先，我们来介绍TCP/IP协议模型。
TCP/IP协议模型是互联网所采用的协议模型，它由四层组成，分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。
在这个模型中，每一层都有特定的功能和责任，通过层与层之间的协议交互，实现了数据在网络中的传输和通信。
网络接口层负责将数据帧发送到物理网络中，网络层负责进行路由和转发，传输层负责建立端到端的连接和可靠的数据传输，应用层则负责处理特定的应用数据。
TCP/IP协议模型的优点是简单、灵活，易于实现和维护，因此被广泛应用于互联网和局域网中。
其次，我们来介绍OSI参考模型。
OSI参考模型是国际标准化组织（ISO）制定的通信协议模型，它由七层组成，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
每一层都有特定的功能和责任，通过层与层之间的协议交互，实现了数据在网络中的传输和通信。
物理层负责将数据转换为电信号并发送到物理介质中，数据链路层负责进行帧的封装和解封装，网络层负责进行路由和转发，传输层负责建立端到端的连接和可靠的数据传输，会话层负责建立、管理和终止会话，表示层负责数据的格式转换和加密解密，应用层则负责处理特定的应用数据。
OSI参考模型的优点是严谨、清晰，便于理解和教学，但实际应用中并不如TCP/IP协议模型广泛。
在比较两种网络协议模型时，我们可以发现它们在层次划分、功能划分和协议组织上存在一些差异。
TCP/IP协议模型划分较为简单，只有四层，功能也相对集中，因此实现起来比较容易。
而OSI参考模型划分较为细致，有七层，功能也相对分散，因此实现起来比较复杂。
但正是因为这种细致的划分，OSI参考模型更容易理解和教学，有利于通信协议的研究和发展。
计算机网络模型计算机网络是指由通信线路互相连接的许多自主工作的计算机构成的集合体，各个部件之间以何种规则进行通信，就是网络模型研究的问题。
网络模型有OSI七层参考模型、TCP/IP 四层参考模型、五层协议的体系结构。
其中OSI七层参考模型、TCP/IP四层参考模型这两个模型在网络中应用最为广泛。
一、OSI(Open System Interconnection)，开放式系统互联参考模型OSI是Open System Interconnect的缩写，意为开放式系统互联。
一般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互联模型。
它是一个逻辑上的定义，一个规范，它把网络协议从逻辑上分为了7层，自上而下依次是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层（见图1）。
每一层都有相关、相对应的物理设备，比如常规的路由器是三层交换设备，常规的交换机是二层交换设备。
OSI七层模型是一种框架性的设计方法，建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题，其最主要的功能就是帮助不同类型的主机实现数据传输（见图2）。
它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来，通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯，但OSI七层参考模型复杂也不实用图1图2各层功能(1)物理层(Physical Layer)物理层是OSI参考模型的最低层，它利用传输介质为数据链路层提供物理连接。
它主要关心的是通过物理链路从一个节点向另一个节点传送比特流，物理链路可能是铜线、卫星、微波或其他的通讯媒介。
它关心的问题有：多少伏电压代表1？多少伏电压代表0？时钟速率是多少？采用全双工还是半双工传输？总的来说物理层关心的是链路的机械、电气、功能和规程特性。
(2)数据链路层(Data Link Layer)数据链路层是为网络层提供服务的，解决两个相邻结点之间的通信问题，传送的协议数据单元称为数据帧。
数据帧中包含物理地址（又称MAC地址）、控制码、数据及校验码等信息。
该层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路转换成对网络层来说无差错的数据链路。
此外，数据链路层还要协调收发双方的数据传输速率，即进行流量控制，以防止接收方因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。
(3)网络层(Network Layer)网络层是为传输层提供服务的，传送的协议数据单元称为数据包或分组。
该层的主要作用是解决如何使数据包通过各结点传送的问题，即通过路径选择算法（路由）将数据包送到目的地。
另外，为避免通信子网中出现过多的数据包而造成网络阻塞，需要对流入的数据包数量进行控制（拥塞控制）。
当数据包要跨越多个通信子网才能到达目的地时，还要解决网际互连的问题。
(4)传输层(Transport Layer)传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务，包括处理差错控制和流量控制等问题。
该层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。
传输层传送的协议数据单元称为段或报文。
(5)会话层(Session Layer)会话层主要功能是管理和协调不同主机上各种进程之间的通信（对话），即负责建立、管理和终止应用程序之间的会话。
会话层得名的原因是它很类似于两个实体间的会话概念。
例如，一个交互的用户会话以登录到计算机开始，以注销结束。
(6)表示层(Presentation Layer)表示层处理流经结点的数据编码的表示方式问题，以保证一个系统应用层发出的信息可被另一系统的应用层读出。
如果必要，该层可提供一种标准表示形式，用于将计算机内部的多种数据表示格式转换成网络通信中采用的标准表示形式。
数据压缩和加密也是表示层可提供的转换功能之一。
(7)应用层(Application Layer)应用层是OSI参考模型的最高层，是用户与网络的接口。
该层通过应用程序来完成网络用户的应用需求，如文件传输、收发电子邮件等。
各层功能列表总结见下表1表1比喻7 应用层：老板6 表示层：相当于公司中演示稿老板、替老板写信的助理5 会话层：相当于公司中收寄信、写信封与拆信封的秘书4 传输层：相当于公司中跑邮局的送信职员3 网络层：相当于邮局中的排序工人2 数据链路层：相当于邮局中的装拆箱工人1 物理层：相当于邮局中的搬运工人[1]二、TCP/IP参考模型这里针对是TCP/IP四层参考模型TCP/IP参考模型是计算机网络的祖父ARPANET和其后继的因特网使用的参考模型。
ARPANET是由美国国防部DoD(U.S.Department of Defense)赞助的研究网络，所以有时又称为DoD（Department of Defense）模型，是至今为止发展最成功的通信模型，它用于构筑目前最大的、开放的互联网络系统Internet。
TCP/IP模型分为不同的层次，每一层负责不同的通信功能。
但TCP/IP简化了层次模型只有4层，自上而下依次应用层（即主机-网络层，对应osi上三层应用层、表示层、会话层）、传输层（主机到主机）、网际层IP、网络接口层（对应osi下两层数据链路层、物理层）。
这种对应关系详见图3图3下面，分别介绍各层的主要功能。
1、主机到网络层实际上TCP/IP参考模型没有真正描述这一层的实现，只是要求能够提供给其上层-网络互连层一个访问接口，以便在其上传递IP分组。
由于这一层次未被定义，所以其具体的实现方法将随着网络类型的不同而不同。
2、网络互连层网络互连层是整个TCP/IP协议栈的核心。
它的功能是把分组发往目标网络或主机。
同时，为了尽快地发送分组，可能需要沿不同的路径同时进行分组传递。
因此，分组到达的顺序和发送的顺序可能不同，这就需要上层必须对分组进行排序。
网络互连层定义了分组格式和协议，即IP协议（Internet Protocol）。
网络互连层除了需要完成路由的功能外，也可以完成将不同类型的网络（异构网）互连的任务。
除此之外，网络互连层还需要完成拥塞控制的功能。
3、传输层在TCP/IP模型中，传输层的功能是使源端主机和目标端主机上的对等实体可以进行会话。
在传输层定义了两种服务质量不同的协议。
即：传输控制协议TCP（transmission control protocol）和用户数据报协议UDP（user datagram protocol）。
TCP协议是一个面向连接的、可靠的协议。
它将一台主机发出的字节流无差错地发往互联网上的其他主机。
在发送端，它负责把上层传送下来的字节流分成报文段并传递给下层。
在接收端，它负责把收到的报文进行重组后递交给上层。
TCP协议还要处理端到端的流量控制，以避免缓慢接收的接收方没有足够的缓冲区接收发送方发送的大量数据。
UDP协议是一个不可靠的、无连接协议，主要适用于不需要对报文进行排序和流量控制的场合。
4、应用层应用层对应于OSI七层参考模型的应用层和表达层。
因特网的应用层协议包括Finger、Whois、FTP(文件传输协议)、Gopher、HTTP(超文本传输协议)、Telent(远程终端协议)、SMTP(简单邮件传送协议)、IRC(因特网中继会话)、NNTP（网络新闻传输协议）等三、TCP/IP五层参考模型通过上面，我们可以看到OSI与TCP/IP体系都有成功和不足的地方。
OSI的七层协议体系结相对复杂，又不实用，但其概念清晰，体系结构理论也比较完整。
TCP/IP协议应用性强，现在得到了广泛的使用，但它的参考模型的研究却比较薄弱。
TCP/IP虽然是一个四层的体系结构，但实际上只有应用层、传输层和网络互连层三层，最下面的网络接口层并没有什么具体内容。
因此在学习计算机网络的原理时往往采用Andrew S.Tanenbaum建议的一种混合的参考模型。
这是一种折中的方案，采用五层协议的体系结构，吸收了OSI和TCP/IP的优点，这样概念阐述起来既简洁又清晰，这五层自上而下分别为应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层。
三个参考模型对应关系见下图4。
图4下面简单介绍一下各层的主要功能1、物理层物理层是五层体系结构中的底层。
它的任务是利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管理和释放物理连接，透明地传送比特流。
“透明地传送比特流”表示上层协议只看到“0”、“1”比特流，而不用关心物理信号的传输，因而也就“看不见”物理层是如何实现比特流的传输的。
物理层利用的一些物理媒体（如双绞线、同轴电缆、光缆等）并不在物理层协议之内而是在物理层协议的下面。
因此也有人把这些物理媒体认为是网络体系结构的第0层。
2、数据链路层数据链路层在五层体系结构中位于物理层和网络层之间，相对于高层，数据链路层所用的服务和协议都比较成熟。
在发送数据时，数据链路层的任务是将在网络层交下来的IP数据报组装成帧（framing），在两个相邻结点间的链路上传送以帧（frame）为单位的数据。
每一帧都是由数据和一些必要的控制信息，如同步信息、地址信息、差错控制以及流量控制信息等组成的。
3、网络层网络层在五层体系结构中位于数据链路层和传输层之间，它的作用是为分组交换网上的不同主机提供通信。
而传输层的作用是为运行在不同主机中的进程提供逻辑通信。
注意它们之间的区别。
在发送数据时，网络层会把传输层产生的报文段或用户数据报封装成分组进行传送。
网络层还有一个任务就是路由的选择，使源主机传输层所传下来的分组能够交付到目的主机。
3、传输层传输层在五层体系结构中位于网络层和应用层之间，其作用是为运行在不同主机中的进程提供逻辑通信。
4、应用层应用层是五层体系结构中的最高层。
它可以根据用户所产生的服务请求确定进程之间通信的性质是否满足用户的需要。
应用层直接为用户的应用进程提供服务。
图5直观地说明了分层的协议体系对应用进程中的数据的影响，数据是如何在各层之间进行传递的，以及在分层的协议体系传递过程中所发生的变化。
假定两台计算机是直接相连的，发送端的应用程序进程要与接收端的应用程序进程进行数据交换，具体过程如下：1）发送端应用程序进程将它的数据发送到应用层，应用层数据加上本层的控制报头H5，形成应用层的协议数据单元，传到传输层。
2）传输层收到这个数据单元后，加上本层的控制报头H4，再向下交给网络层。
3）网络层进行同样的处理，加上本层的控制报头H3，再传到数据链路层。
4）数据链路层得到数据后，将控制信息分成两部分，分别加到本层数据单元的首部（H2）和尾部（T2），构成数据链路层的协议数据单元，再向下交给物理层。
5）数据到达物理层后，物理层将以比特流的方式将数据通过物理传输媒体传送到接收端主机。
