深入解析：【深入理解计算机网络03】计算机网络的分层结构，OSI模型与TCP/IP模型

体系结构

网络的体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合，就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精准定义

实现是遵循这种体系结构的前提下，用何种硬件或软件完成这些功能的障碍

各层之间的关系

实体：在计算机网络的分层结构中，第n层中的活动元素（软件+硬件），通常称为第n层实体。不同机器的同一层称为对等层，同一层的实体称为对等实体

协议：即网络协议，控制对等实体之间进行通信的规则的集合，是水平的

接口：同一节点内相邻两层的实体交换信息的逻辑接口，又称服务访问点（Service Access Point，SAP）

服务：指下层为紧邻的上层提供的功能调用，是垂直的

数据的传输

从水平来看，数据之间的传输要遵循协议。因此要求在内容头部加上控制信息确保搭建相应层数的功能。

从垂直来看，数据在层数从高到低的过程中不断封装，在头部添加不同层协议对应的控制信息

• 协议数据单元（PDU）：对等层次之间传送的数据单位
• 服务数据单元（SDU）：为完成上一层实体所要求的功能而传送的数据
• 协议控制信息（PCI）：控制协议管理的信息

协议

协议由语法、语义和同步三部分组成

• 语法什么含义就是：数据与控制信息的格式。如协议控制信息（首部）部分占几个字节，每个字节
• 语义：需要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应答。如协议中要求明确规定：发送完数据接受方是否需要应答，以及应答的种类
• 同步（或时序）：执行各种运行的条件、时序关系，即事件实现顺序的详细说明。如发送完数据后，接受方必须立即应答，如果发送方10s内未收到应答，则会重发素材

OSI参考模型

物理层

达成相邻节点之间的比特的传输

• 需定义电路接口参数（形状、尺寸等）
• 需定义传输信号的含义、电气特称（5V表示1，1V表示0；每比特电信号持续时间0.1 ms）

链路层

确保相邻节点之间的链路逻辑上无差错。实体之间以帧Frame为单位进行数据传输

• 差错控制：检查纠错；或检查丢弃重传
• 流量控制：协调两个节点的速率

网络层

把分组从源节点转发到目的节点，以分组为单位进行数据传输

• 路由选择：构造并维护路由表，决定分组到达目标结点的最佳路径
• 分组转发：将分组从合适的端口转发出去
• 拥塞控制：发现网络拥塞并采取措施缓解拥塞
• 网际互连：实现异构网络互连
• 差错控制、流量控制（以分组为单位进行。行把链路层从帧方面的控制看为是局部的，分组由多个帧组成，每个是正确的不一定能保证合成的分组是正确的，因此这就是网络层的工作，检错分组）、建立与释放连接、可靠传输管理

传输层

建立端到端的通信（即进程间的通信。端指的是端口），以报文段Segment为单位传输数据

• 复用和分用
• 差错控制、流量控制、建立与释放连接、可靠传输管理

会话层

管理进程间的会话（会话管理：采用检查点机制，当进程间通信失效时从检查点继续恢复通信），以报文为单位传输数据

表示层

解决不同主机上信息表示不一致的问题（数据格式转换），以报文为单位传输数据

应用层

实现特定的网络应用，以报文为单位传输数据

TCP/IP 模型

与OSI模型相比

删除了表示层与会话层通过：并不是所有网络应用都需要数据格式转换、会话管理特性。如果真的必须这些能力，能够通过应用层的特定协议去实现。

将数据链路层和物理层改为了网络接口层：OSI模型在素材链路层和物理层对硬件规定过多，但网络硬件种类繁多，不应该有过多限制。因此TCP/IP 模型在网络层直线只有网络接口层，用来构建相邻节点间的数据传输，不对具体怎么传输做规定

TCP/IP模型在网络层中删除了 差错控制、流量控制、建立与释放连接、可靠传输管理 的功能，因此网络层只能向上层提供无连接不可靠的服务。OSI模型既行通过虚电路向上层提供有链接的可靠的服务，也能够通过数据报向上层提供无连接不可靠的服务

在传输层中，OSI模型只能向上层给予有链接的可靠的服务，TCP/IP模型既可以经过TCP协议向上层提供有链接的可靠的服务，也允许通过UDP协议向上层提供无连接不可靠的服务