OSI模型

由国际标准化组织(ISO)提出,试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架,该模型将通信协议中必要的功能分成了七层,每个分层都接收由它下一层所提供的特定服务,并且负责为自己的上一层提供特定的服务,上下层之间进行交互时所遵循的约定叫接口同一层之间的交互所遵循的约定叫做协议 osi-1.jpg

OSI参考模型中用协议定义了每层的作用,协议的具体内容为规范,但它只是模型,并没有对协议和接口详细定义,对学习和设计协议只起到引导作用

优点:可以将每个分层独立使用,扩展性和灵活性高,如同软件中的模块化开发

劣势:过分模块化使其变得沉重,存在每个模块不得不实现相似的处理逻辑等问题

应用层

为应用程序提供服务,并规定应用程序中通信相关的细节,常见如文件传输、电子邮件、远程登录等协议

表示层

主要负责数据格式的转换,为的是统一不同应用软件间的数据表现形式,发送端发送数据,将“发送端主机特定的数据格式”转为“网络通用的标准数据格式”,接收端接到数据,把“网络通用的标准数据格式”恢复为“接收端主机特定的数据格式”,它使得异构的机型之间也能保持数据的一致性

会话层

决定建立/断开通信连接的时机,发送数据的时机,以及数据传送的顺序等数据传输相关的管理

传输层

负责连接的实际建立与断开处理,确保数据传输的可靠性,若确认数据未到达会重新发送

网络层

主要负责寻址和路由选择,将数据从发送端主机发送到接收端主机;将整个数据发送给目标地址

数据链路层

在通过传输介质互联的设备之间进行数据处理,数据帧与比特流之间的转换(把0、1序列转成有意义的数据帧);只负责一个分段的数据

物理层

比特流(0、1序列)和电子信号(电压高低、光的闪灭)之间的转换,相互直连的设备之间用物理地址(MAC地址)实现传输

ISO(International Organization for Standardization) 国际标准化组织

OSI(Open System Interconnection Model) 开放式系统互联模型

MAC(Media Access Control)介质访问控制

构成网络的硬件

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  • 通信媒介:双绞线电缆、光纤电缆、同轴电缆、电磁波等
  • 网卡(NIC):使计算机联网的设备
  • 中继器:从物理层延长网络的设备
  • 网桥/2层交换机:从数据链路上延长网络的设备
  • 路由器/3层交换机:通过网络层转发分组数据的设备
  • 4~7层交换机:处理传输层以上各层网络传输的设备
  • 网关:协议翻译和转发数据

传输速率

两个设备间数据流动的物理速度称为传输速率,单位是bps(Bits Per Second,每秒比特数),各种媒介中信号的流动速度是恒定的(因为光和电流的传输速度的是恒定的),传输速率高指的是单位时间内传输的数据量有多少,传输速率又称作带宽(Bandwidth)

主机之间实际的传输速率被称作吞吐量,单位也是bps,它不仅衡量带宽,同时也衡量主机CPU处理能力、网络拥堵程度、报文中数据字段的占有份额等信息

网卡

任何一台计算机使用网络时必须使用网卡(Network Interface Card),也被称作网络适配器、LAN卡

中继器(Repeater)

把电缆传过来的电信号或光信号进行波形调整和放大后再传给另一个电缆,无法改变传输速度,只能在相同速度的媒介之间转发,有多个端口的中继器被称作中继集线器集线器(Hub)

网桥/2层交换机

识别数据链路层中的数据帧,并临时存在内存中,重新生成信号给另个网段;根据MAC地址处理,把数据帧的内容转发数据给相邻的其他网络,能够通过地址自学机制和过滤功能控制网络流量,交换集线器也属于网桥的一种

自学式网桥:通过记录自己转发过的所有数据帧的MAC地址,判断是否将数据报文转发给相邻的网段

路由器/3层交换机

从网络层面上连接两个网络,对分组报文进行转发;根据IP地址处理,可以连接不同的数据链路,有的还具有分担网络负荷、网络安全功能等

分组交换:把大的数据按序号分割成小的”包”进行传输

4~7层交换机

传输层及上层为基础,对收发数据进行特殊处理;如负载均衡器、带宽控制、广域网加速、防火墙等

网关

对传输层以上的数据进行转换和转发,翻译官角色;对读取完各种不同的协议后,对他们逐一进行合理的转换,再把相应的数据转发出去;如计算机和手机的不同电子邮件协议通过网关翻译后进行通信;

在同一种类型的协议之间转发的数据叫做应用网关,比如代理服务器