OSI模型_TCP/IP模型_五層模型

• 學OSI，用TCP/IP，分析選五層。

• OSI是理論地圖，TCP/IP是實踐工具，五層是分析顯微鏡

模型對比

模型層級對比

OSI七層模型	TCP/IP四層模型	五層折中模型	核心功能	典型協議/設備
應用層	應用層	應用層	用戶接口（HTTP/FTP）	瀏覽器、HTTP/HTTPS
表示層	(合并到應用層)	(合并到應用層)	數據加密/壓縮（SSL/TLS）	JPEG/ASCII/加密算法
會話層	(合并到應用層)	(合并到應用層)	建立/維護會話（RPC/Socket）	NetBIOS/PPTP
傳輸層	傳輸層	傳輸層	端到端可靠傳輸（TCP/UDP）	防火墻、TCP/UDP協議
網絡層	網絡層	網絡層	路由尋址（IP）	路由器、IP/ICMP
數據鏈路層	網絡接口層	數據鏈路層	MAC尋址/幀傳輸（Ethernet）	交換機、MAC地址
物理層	(合并到網絡接口層)	物理層	比特流傳輸（電信號）	網卡/光纖/集線器

關鍵區別對比

對比維度	OSI七層模型	TCP/IP四層模型	五層模型
設計目的	理論參考（標準化）	實際互聯網實現	教學與協議分析
分層邏輯	嚴格七層，功能細分	合并高層和底層	保留物理+鏈路層，簡化高層
會話/表示層	獨立存在（如加密/會話管理）	合并到應用層（如HTTPS）	合并到應用層
適用場景	學術研究、協議設計	網絡配置（IP/TCP）	抓包分析（Wireshark）
典型協議	FTP在應用層，ASCII在表示層	HTTP/TCP/IP直接關聯	類似TCP/IP但拆分底層

OSI模型

OSI模型概述

OSI（Open Systems Interconnection）模型是一個七層架構，用于描述網絡通信中數據傳輸的過程。每一層都有特定的功能，并且為上一層提供服務。以下是OSI的七層：

• 物理層（Physical Layer）：負責比特流的傳輸（如電纜、光纖）。

• 數據鏈路層（Data Link Layer）：提供節點到節點的數據傳輸（如MAC地址、交換機）。

• 網絡層（Network Layer）：負責路徑選擇和邏輯尋址（如IP地址、路由器）。

• 傳輸層（Transport Layer）：提供端到端的可靠傳輸（如TCP、UDP）。

• 會話層（Session Layer）：管理會話和連接（如建立、維護、終止會話）。

• 表示層（Presentation Layer）：處理數據格式和加密（如SSL、JPEG）。

• 應用層（Application Layer）：直接為用戶應用程序提供服務（如HTTP、FTP）。

舉例說明

假設用戶通過瀏覽器訪問 https://www.example.com，以下是OSI各層的具體作用：

• 應用層：瀏覽器生成HTTP請求（GET / HTTP/1.1），并附加HTTPS加密（TLS協議）。

• 表示層：將HTTP數據加密（SSL/TLS），并轉換為二進制格式。

• 會話層：建立與服務器的會話（如TCP三次握手后維持連接）。

• 傳輸層：將數據分段（如TCP分段），添加源/目標端口號（如源端口：50000，目標端口：443）。

• 網絡層：添加源/目標IP地址（如源IP：192.168.1.2，目標IP：93.184.216.34），通過路由器選擇路徑。

• 數據鏈路層：添加MAC地址（如源MAC：00:1A:2B:3C:4D:5E，目標MAC：路由器MAC），通過交換機傳輸。

• 物理層：將數據轉換為電信號/光信號，通過網線或Wi-Fi傳輸。

流程圖示

+-----------------------+
|     應用層 (HTTP/HTTPS) | <-- 用戶輸入URL
+-----------------------+
|     表示層 (SSL/TLS)    | <-- 加密數據
+-----------------------+
|     會話層 (Session)    | <-- 建立TCP會話
+-----------------------+
|     傳輸層 (TCP/UDP)    | <-- 分段+端口號
+-----------------------+
|     網絡層 (IP)        | <-- 路由+IP地址
+-----------------------+
|  數據鏈路層 (Ethernet)  | <-- MAC地址+幀
+-----------------------+
|     物理層 (Bits)      | <-- 電信號傳輸
+-----------------------+↓[網絡]↓
+-----------------------+
|     物理層 (Bits)      | --> 接收電信號
+-----------------------+
|  數據鏈路層 (Ethernet)  | --> 解析MAC地址
+-----------------------+
|     網絡層 (IP)        | --> 檢查IP地址
+-----------------------+
|     傳輸層 (TCP/UDP)    | --> 重組數據段
+-----------------------+
|     會話層 (Session)    | --> 維持會話
+-----------------------+
|     表示層 (SSL/TLS)    | --> 解密數據
+-----------------------+
|     應用層 (HTTP/HTTPS) | --> 返回網頁內容
+-----------------------+

關鍵點

• 封裝與解封裝：發送方從應用層到物理層逐層封裝數據，接收方反向解封裝。
  

• 設備對應層：

  • 路由器：網絡層（處理IP）。

  • 交換機：數據鏈路層（處理MAC）。

  • 防火墻：傳輸層/應用層（過濾端口/內容）。

TCP/IP 四層模型

實際互聯網標準，合并數據鏈路層和物理層

模型結構

TCP/IP模型	對應OSI層	核心協議	典型設備	功能舉例
應用層	應用層+表示層+會話層	HTTP, FTP, DNS, SMTP	網關、防火墻	用戶直接交互（如瀏覽器訪問網頁）
傳輸層	傳輸層	TCP, UDP	防火墻	端到端可靠傳輸（如TCP三次握手）
網絡層	網絡層	IP, ICMP, ARP	路由器	邏輯尋址和路由（如IP分組轉發）
網絡接口層	數據鏈路層+物理層	Ethernet, Wi-Fi, PPP	交換機、網卡	物理傳輸（如MAC地址尋址）

舉例說明

完整流程示例

• 應用層：用戶輸入URL → 瀏覽器生成HTTP請求。

• 傳輸層：TCP分段 → 添加端口號、序列號。

• 網絡層：IP封裝 → 添加源/目標IP。

• 網絡接口層：

  • 數據鏈路層：MAC封裝 → 添加源/目標MAC。
  • 物理層：比特流傳輸 → 通過網線發送。

流程圖示

+-----------------------+
|      應用層 (HTTP)     | → 生成HTTP請求（如GET /index.html）
+-----------------------+
|      傳輸層 (TCP)      | → 添加TCP頭部（源端口、目標端口、序列號）
+-----------------------+
|      網絡層 (IP)       | → 添加IP頭部（源IP、目標IP、TTL）
+-----------------------+
|  網絡接口層 (Ethernet) | → 添加MAC頭部（源MAC、目標MAC）+ 物理層比特流
+-----------------------+↓[網絡傳輸]↓
+-----------------------+
|  網絡接口層 (Ethernet) | ← 接收比特流，解析MAC地址
+-----------------------+
|      網絡層 (IP)       | ← 檢查IP地址，去掉IP頭部
+-----------------------+
|      傳輸層 (TCP)      | ← 重組TCP段，去掉TCP頭部
+-----------------------+
|      應用層 (HTTP)     | ← 獲取HTTP數據，渲染網頁
+-----------------------+

TCP/IP 五層模型

五層模型 = OSI的物理層+數據鏈路層 + TCP/IP的網絡層+傳輸層+應用層。
適用場景：

• 學習計算機網絡原理（比OSI簡潔，比TCP/IP詳細）。

• 網絡抓包分析（如Wireshark）。

• 網絡設備調試（區分物理層和數據鏈路層問題）。

模型的結構

層級	功能	核心協議/技術	對應設備	數據單位
應用層	提供用戶接口，處理應用程序數據	HTTP, FTP, DNS, SMTP	網關、代理服務器	消息（Message）
傳輸層	端到端通信，可靠/不可靠傳輸	TCP, UDP	防火墻	段（Segment）
網絡層	邏輯尋址和路由選擇	IP, ICMP, ARP, BGP	路由器	分組（Packet）
數據鏈路層	物理尋址（MAC）、幀傳輸	Ethernet, Wi-Fi, PPP	交換機、網橋	幀（Frame）
物理層	比特流傳輸（電信號、光信號）	RJ45, 光纖, 無線電波	集線器、中繼器	比特（Bit）

舉例說明

五層模型的應用示例：訪問網站

• 應用層：瀏覽器發送 HTTP GET 請求（封裝為HTTP報文）。

• 傳輸層：TCP協議將HTTP報文分段，添加源/目標端口（如443）。

• 網絡層：IP協議添加源/目標IP地址（如 192.168.1.2 → 93.184.216.34）。

• 數據鏈路層：以太網協議封裝為幀，添加源/目標MAC地址（如 00:1A:2B:3C:4D:5E）。

• 物理層：轉換為電信號通過網線/Wi-Fi傳輸。

流程圖示

+-----------------------+
|      應用層 (HTTP)     | → 生成HTTP報文（如GET請求）
+-----------------------+
|      傳輸層 (TCP)      | → 添加TCP頭部（端口號、校驗和）
+-----------------------+
|      網絡層 (IP)       | → 添加IP頭部（源IP、目標IP）
+-----------------------+
|   數據鏈路層 (Ethernet)| → 封裝成幀（源MAC、目標MAC、FCS校驗）
+-----------------------+
|      物理層 (Bits)     | → 轉換為電信號/光信號傳輸
+-----------------------+↓[網絡傳輸]↓
+-----------------------+
|      物理層 (Bits)     | ← 接收電信號，轉換為比特流
+-----------------------+
|   數據鏈路層 (Ethernet)| ← 校驗幀，解析MAC地址
+-----------------------+
|      網絡層 (IP)       | ← 檢查IP地址，路由決策
+-----------------------+
|      傳輸層 (TCP)      | ← 重組數據段，確保可靠性
+-----------------------+
|      應用層 (HTTP)     | ← 解析HTTP內容，顯示網頁
+-----------------------+