網絡協議各層概述

網絡協議概述

OSI是一個開放性的通信系統互連參考模型，他是一個定義得非常好的協議規范。OSI模型有7層結構，每層都可以有幾個子層。 OSI的7層從上到下分別是 7 應用層 6 表示層 5 會話層 4 傳輸層 3 網絡層 2 數據鏈路層 1 物理層；

其中高層（即7、6、5、4層）定義了應用程序的功能，下面3層（即3、2、1層）主要面向通過網絡的端到端的數據流。

通常把567歸為一層的協議圖示：

一、物理層（physical layer）?

定義：定義了物理設備標準，如網線的接口類型、光纖的接口類型、各種傳輸介質的傳輸速率等。它的主要作用是傳輸比特流（就是由1、0轉化為電流強弱來進行傳輸,到達目的地后在轉化為1、0，也就是我們常說的數模轉換與模數轉換），這一層的數據叫做比特。物理層常用多個規范完成對所有細節的定義。

二、鏈路層（link layer）：本地地址（郵差）? ?

以太網(Ethernet)和WiFi是現在最常見的鏈路層協議。

定義：如何讓格式化數據以進行傳輸，以及如何讓控制對物理介質的訪問，這一層通常還提供錯誤檢測和糾正，以確保數據的可靠傳輸。

在鏈路層，信息以幀(frame)為單位傳輸。在幀中，有收信地址(Source, SRC)和送信地址(Destination, DST)，還有能夠探測錯誤的校驗序列(Frame Check Sequence)。當然，幀中最重要的最重要是所要傳輸的數據 (payload)。幀中最重要的最重要是所要傳輸的數據 (payload)。這些數據往往符合更高層協議，供網絡的上層使用。

三、網絡層（network layer）郵編（郵局）? ? ? ?

這層對端到端的包傳輸進行定義，它定義了能夠標識所有結點的邏輯地址，還定義了路由實現的方式和學習的方式。為了適應最大傳輸單元長度小于包長度的傳輸介質，網絡層還定義了如何將一個包分解成更小的包的分段方法。

定義：在位于不同地理位置的網絡中的兩個主機系統之間提供連接和路徑選擇，Internet的發展使得從世界各站點訪問信息的用戶數大大增加，而網絡層正是管理這種連接的層。

讓WiFi上的一臺計算機和以太網上的另一臺計算機通信呢？我們需要一個“中間人“：路由器。路由器有多個網卡(NIC，Network Interface Controller)，每個NIC可以接入多個網絡，并理解相應的連接層協議。在幀經過路由到達另一個網絡的時候，路由會讀取幀的信息，并改寫以發送到另一個網絡。所以路由器就像是在兩個社區都有分支的郵局。所以郵局要求，信紙上寫的地址必須是一個符合官方規定的“郵編”，也就是IP地址。每個郵局一般連接多個社區，而一個社區也可以有多個郵局，分別通往不同的社區。有時候一封信要通過多個郵局轉交，才能最終到達目的地，這個過程叫做route。郵局將分離的局域網絡連接成了internet，并最終構成了覆蓋全球的互聯網。

四、傳輸層（transport layer）收信人（管理員）? ??

上面的三層協議讓不同的計算機之間可以通信。但計算機中實際上有許多個進程，每個進程都可能有通信的需求。傳輸層協議，比如TCP和UDP，使用端口號(port number)來識別收信人(某個進程)。在寫信的時候，我們寫上目的地的端口。當信到達目的地的管理員手中，他會根據傳輸層協議，識別端口號，將信送給不同的人。

定義：定義了一些傳輸數據的協議和端口號（WWW端口80等），如：TCP（傳輸控制協議，傳輸效率低，可靠性強，用于傳輸可靠性要求高，數據量大的數據），UDP（用戶數據報協議，與TCP特性恰恰相反，用于傳輸可靠性要求不高，數據量小的數據，如QQ聊天數據就是通過這種方式傳輸的），主要是將從下層接收的數據進行分段和傳輸，到達目的地址后再進行重組，常常把這一層數據叫做段。

TCP和UDP協議是兩種不同的傳輸層協議。UDP協議類似于我們的信件交流過程。TCP協議則好像兩個情人間的頻繁通信。一個小情人要表達的感情太多，以致于連續寫了好幾封信。而另一方必須將這些信按順序排列起來，才能看明白全部的意思。TCP協議還有控制網絡交通等功能。

五、會話層? ?

它定義了如何開始、控制和結束一個會話，包括對多個雙向消息的控制和管理，以便在只完成連續消息的一部分時可以通知應用，從而使表示層看到的數據是連續的，在某些情況下，如果表示層收到了所有的數據，則用數據代表表示層。

六、表示層? ??

? ? ? ? ?這一層的主要功能是定義數據格式及加密。例如，FTP允許你選擇以二進制或ASCII格式傳輸。如果選擇二進制，那么發送方和接收方不改變文件的內容。如果選擇ASCII格式，發送方將把文本從發送方的字符集轉換成標準的ASCII后發送數據。在接收方將標準的ASCII轉換成接收方計算機的字符集。

七、應用層（application layer）收信人地址（行業用語規范）

定義：是最靠近用戶的OSI層，這一層為用戶的應用程序（例如電子郵件、文件傳輸和終端仿真）提供網絡服務。

通過上面的幾層協議，我們已經可以在任意兩個人(進程)之間進行通信。然而每個人實際上從事的是不同的行業。有的人是律師，有的人外交官。比如說律師之間的通信，會用嚴格的律師術語，以免產生糾紛。再比如外交官之間的通信，必須符合一定的外交格式，以免發生外交誤會。再比如間諜通過暗號來傳遞加密信息。應用層協議是對信件內容進一步的用語規范。應用層的協議包括用于Web瀏覽的HTTP協議，用于傳輸文件的FTP協議，用于Email的IMAP等等。

把通信的過程比喻為寄快遞：

發快遞的過程（http，應用層)，你向順豐下單(第一次請求),順豐接單(應答),你向手機小伙聯系(回應應答)，你將消息放進盒子里(開始封裝請求，會話層)，快遞員封裝一層盒子貼上快遞單帶回網店(傳輸層），到快遞點檢查是否區域快件（網絡層），將快件交給運輸車（鏈路層），各個快遞轉運中心（物理層），快件到達收件市轉運中心（物理層），轉運輸車（鏈路層），到達區域分發（網絡層），網點派送（傳輸層），快遞員方面簽收（會話層），拆開檢查（表示層），收到快遞（應用層）。

各層協議種類

物理層：
　　?以太網物理層、調制解調器、 PLC 、SONET/SDH 、G.709、光導纖維、同軸電纜、雙絞線

數據鏈路層：
　　Wi-Fi?、以太網、802.11 、802.16、 WiMAX、ATM、DTM 、令牌環、 ?FDDI、幀中繼、GPRS、EVDO、HSPA、HDL

網絡層：

? ? ? ? ?IP(IPv4 · IPv6) Internet Protocol（網絡之間互連的協議）
? ? ? ? ?ARP : Address Resolution Protocol即地址解析協議，實現通過IP地址得知其物理地址
? ? ? ? ?RARP :Reverse Address Resolution Protocol 反向地址轉換協議允許局域網的物理機器從網關服務器的 ARP 表或者緩存上請求其 IP 地址
? ? ? ? ?ICMP :（Internet Control Message Protocol）Internet控制報文協議。它是TCP/IP協議族的一個子協議，用于在IP主機、路由器之間傳遞控制消息
? ? ? ? ?ICMPv6
? ? ? ? ?IGMP :Internet 組管理協議（IGMP）是因特網協議家族中的一個組播協議，用于IP 主機向任一個直接相鄰的路由器報告他們的組成員情況
? ? ? ? ?RIP : 路由信息協議（RIP）是一種在網關與主機之間交換路由選擇信息的標準
? ? ? ? ?OSPF : (Open Shortest Path First開放式最短路徑優先)
? ? ? ? ?BGP :（Border Gateway Protocol ）邊界網關協議，用來連接Internet上獨立系統的路由選擇協議
? ? ? ? ?IS-IS:（Intermediate System to Intermediate System Routing Protocol）中間系統到中間系統的路由選擇協議
? ? ? ? ?IPsec:“Internet 協議安全性”是一種開放標準的框架結構，通過使用加密的安全服務以確保在 Internet 協議 (IP) 網絡上進行保密而安全的通訊