Blog.001 分层思想与计算机网络参考模型（OSI）

本章目录

 

1. 分层思想
　　1.1 基本概念
　　1.2 分层架构的优点
　　1.3 分层架构的弊端

2. 开放系统互连参考模型（OSI）
　　2.1 OSI基本概念
　　2.2 OSI七层参考模型

3. TCP/IP模型
　　3.1 TCP/IP五层模型，协议族的组成
　　3.2 OSI模型与TCP/IP模型的对比

 

1.分层思想

　　1.1 基本概念

　　　分层是基于面向对象上的，是更高层次上的设计理念。 在软件开发技术的发展过程中， 出现了很多优秀的思想与模式。这些思想和模式凝结了无数程序设计人员的实践经验和智慧，是软件开发领域的精华。这其中有很多思想对分层架构设计有着重要的指导作用。

　　1.2 分层架构的优点

　　（1）开发人员的专业分工，专注理解某一层。 由于某一层仅仅调用其相邻下一层所提供的程序接口，只需要本层的接口和相邻下一层的接口定义清晰完整，开发人员在开发某一层时就可以像关注集中于这一层所用的功能和技术。

　　 （2）可以很容易用新的实现来替换原有层次的实现。 只要前后提供的服务（接口）相同，即可替换。 系统开发过程中，功能需求不断变化，我们可以替换现有的层次以满足新的需求变化。

　　 （3）降低了系统间的依赖。 比如业务逻辑层中的业务发生变化， 其他两层即表现层以及数据访问层程序也不需要变化。 这大大降低了系统各层之间的依赖。

　　 （4）有利于复用。 充分利用现有的功能程序组件，将已经辨识的具有相对独立功能的层应用于新系统的开发，保证新系统开发的过程中，能够将重点集中于辨识和实现应用系统特有的业务功能， 最终缩短系统开发周期，提高系统的质量。

　　1.3 分层架构的弊端

　　（1）级联修改问题。 一些复杂的业务中，由于业务流程发生变化，为了这个变化所有层都需要修改。

　　（2）性能问题。 本来是直接简单的操作，需要在整个系统中层层传递，势必造成性能的下降，同时也加大的开发的复杂度。

 

　　从上面的分析可以看出， 分层架构设计有许多优点同样存在不足，在实际使用过程中，我们应该权衡利弊关系，选择一种符合实际项目的最佳方案。

 

2.开放系统互连参考模型（OSI）

　　2.1 OSI基本概念

　　　开放系统互连参考模型 (Open System Interconnect 简称OSI）是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制定的开放系统互连参考模型，为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架。它从低到高分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

　　 2.2 OSI七层参考模型

 

 

　　　　应用层：网络服务与最终用户的一个接口

　　　　人机交互窗口，把人的语言输入到计算机当中。例如，在Q的对话窗口输入字符。

　　　　表示层：数据的表示、安全、压缩

　　　　将接收到的数据翻译成二进制数组成的计算机语言，并对数据进行压缩和解压、数据加密和解密等工作。

　　　　会话层：建立、管理、中止会话

　　　　管理是否允许不同机器上的用户之间建立会话连接关系。

　　　　传输层：定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验

　　　　将上层应用数据分片并加上端口号封装成数据段，或通过对报文头中的端口识别，实现网络中不同主机上的用户进程之间的数据通信。

　　　　网络层：进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择

　　　　将上层数据加上源和目的方的逻辑（IP）地址封装成数据包，实现数据从源端到目的端的传输。

　　　　数据链路层: 建立物理连接、进行硬件地址寻址、差错校验等功能

　　　　将上层数据加上源和目的方的物理（MAC）地址封装成数据帧，MAC地址是用来标识网卡的物理地址，建立数据链路;当发现数据错误时，可以重传数据帧。

　　　　物理层: 建立、维护、断开物理连接

　　　　报文头部和上层数据信息都是由二进制数组成的，物理层将这些二进制数字组成的比特流转换成电信号在网络中传输。

　　　　其中传输层需要端口号，类似于门牌号；

　　　　网络层需要IP地址，类似于市区、街道、小区等地址。

 

　　　　网络层以下的通信为点对点通信，即主机到主机；传输层的通信为端口到端口，也就是程序端口到程序端口。

 

3.TCP/IP模型

　　3.1 TCP/IP五层模型，协议族的组成

 

 

　　　　TCP、UDP以及IP各协议的组成、端口及功能：

　　　　TCP（传输控制协议）协议应用的端口及其协议功能----传输更加稳定可靠

　　　　80 HTTP（超文本传输协议）∶用于浏览器和Web服务器之间的请求和响应的交互

　　　　21 FTP（文件传输协议）∶用于控制连接FTP服务器

　　　　53 DNS（域名系统）∶用于连接DNS服务器

　　　　25 SMTP（简单邮件传输协议）∶用于发送邮件

　　　　110 POP3（邮局协议版本3）∶用于接收邮件

　　　　22 SSH（安全外壳协议）∶用于计算机之间的远程加密登录

　　　　UDP（用户数据报协议）协议应用的端口及其协议功能----传输效率更高

　　　　69 TFTP（简单文件传输协议）∶用于小文件的传输

　　　　53 DNS（域名系统）∶用于解析DNS

　　　　111 RPC（远程调用协议）∶用于远程过程调用

　　　　161 SNMP（简单网络管理协议）∶用于网络设备的管理

　　　　123 NTP（网络时间协议）∶用于网络时间同步

　　　　IP（网际协议）协议及其功能

　　　　ARP（地址解析协议）∶用于在局域网中根据IP地址获取物理地址

　　　　RARP（逆地址解析协议）∶用于在局域网中通过ARP表根据物理地址请求IP地址

　　　　ICMP（网际控制报文协议）∶用于验证网络是否畅通

　　　　IGMP（网际组管理协议）∶用于主机与组播路由器之间组播通信

 

　　3.2 OSI模型与TCP/IP模型的对比