七个网络层次.doc

OSI模型的7个层次分别是物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层！ 为了和方便讲解数据传输的过程，我就从最上层应用层将起（第一层是物理层，千万别搞反了，这是初学者很容易犯的错误） -应用层：为用户访问网络提供一个应用程序接口（API）。数据就是从这里开始产生的。 -表示层：既规定数据的表示方式（如ACS码，JPEG编码，一些加密算法等）！当数据产生后，会从应用层传给表示层，然后表示层规定数据的表示方式，在传递给下一层，也就是会话层 -会话层：他的主要作用就是建立，管理，区分会话！主要体现在区分会话，可能有的人不是很明白！我举个很简单的例子，就是当你与多人同时在聊QQ的时候，会话层就会来区分会话，确保数据传输的方向，而不会让原本发给B的数据，却发到C那里的情况！ -这是面向应用的上三层，而我们是研究数据传输的方式，所以这里说的比较简要，4下层是我们重点研究的对象 -传输层：他的作用就是规定传输的方式，如可靠的，面向连接的TCP。不可靠，无连的UDP。数据到了这里开始会对数据进行封装，在头部加上该层协议的控制信息！这里我们通过具体分析TCP和UDP数据格式来说明 首先是TCP抱文格式，如下图 我们可以看到TCP抱文格式： 第1段包括源端口号和目的端口号。源端口号的主要是用来说明数据是用哪个端口发送过来的，一般是随即生成的1024以上的端口号！而目的端口主要是用来指明对方需要通过什么协议来处理该数据（协议对应都有端口号，如ftp-21,telnet-23,dns-53等等） 第2，3段是序列号和确认序列号，他们是一起起作用的！这里就涉及到了一个计算机之间建立连接时的“3次握手过程”首先当计算机A要与计算机B通信时，首先会与对方建立一个会话。而建立会话的过程被称为“3次握手”的过程。这里我来详细将下“3次握手”的过程。首先计算机A会发送一个请求建立会话的数据，数据格式为发送序号（随即产生的，假如这里是序号=200），数据类型为SYN（既请求类型）的数据，当计算机B收到这个数据后，他会读取数据里面的信息，来确认这是一个请求的数据。然后他会回复一个确认序列号为201的ACK（既确认类型），同时在这个数据里还会发送一个送序号SYN=500（随即产生的），数据类型为SYN（既请求类型）的数据 。来请求与计算机建立连接！当计算机A收到计算机B回复过来的信息后，就会恢复一个ACK=501的数据，然后双方就建立起连接，开始互相通信！这就是一个完整的“3次握手”的过程。从这里我们就可以看出之所以说TCP是面向连接的，可靠的协议，就是因为每次与对方通信之前都必须先建立起连接！ 我们接下来分析第4段，该段包括头部长度，保留位，代码位，WINDOWS（窗口位）。头部长度既是指明该数据头部的长度，这样上层就可以根据这个判断出有效的数据（既DATA）是从哪开始的。（数据总长度-头部长度=DATA的起始位置），而保留位，代码位我们不需要了解，这里就跳过了！而窗口位是个重点地！他的主要作用是进行提高数据传输效率，并且能够控制数据流量。在早期，数据传输的效率是非常的低的。从上面的“3次握手”的过程我门也可以看出，当一个数据从计算机A发送给B后，到等到计算机收到数据的确认信息，才继续发送第2个数据，这样很多时间都浪费在漫长的等待过程中，无疑这种的传输方式效率非常的低，后来就发明了滑动窗口技术（既窗口位所利用的技术），既计算机一次性发送多个数据（规定数量），理想情况是当最后个数据刚好发送完毕，就收到了对方的确认第1个数据的信息，这样就会继续发送数据，大大提高了效率（当然实际情况，很复杂，有很多的因素，这里就不讨论了！），由于控制的发送的数量，也就对数据流量进行了控制！ 第5段是校验和，紧急字段。校验和的作用主要就是保证的数据的完整性。当一个数据发送之前，会采用一个散列算法，得到一个散列值，当对方受到这个数据后，也会用相同的散列算法，得到一个散列值并与校验和进行比较，如果是一样的就说明数据没有被串改或损坏，既是完整的！如果不一样，就说明数据不完整，则会丢弃掉，要求对方重传！ 紧急字段是作用到代码位的。这里也不做讨论 后面的选项信息和数据就没什么好说的了 下面我们在来分析UDP数据抱文的格式。如下图这里我们可以明显的看出UDP的数据要少很多。只包含源断口，目的端口。长度，校验和以及数据。这里各字段的作用与上面TCP的类似，我就不在重新说明了。这里明显少了序列号和确认序列号 ，既说明传输数据的时候，不与对方建立连接，只管传出去，至于对方能不能收到，他不会理的，专业术语是“尽最大努力交付”。这里可能就有人回有疑问，既然UDP不可靠。那还用他干什么。“存在即是合理”（忘了哪为大大说的了）。我门可以看出UDP的数据很短小只有8字节，这样传输的时候，速度明显会很快，这是UDP最大的优点了。所以在一些特定的场合下，用UDP还是比较适用的 -网络层：主要功能就是逻辑寻址（寻IP地址）和路由了！当传输层对数据进行封装以后，传给网络层，这时网络层也会做相同的事情，对数据进行封装，只不过加入的控制信息不同罢了！ 下面我们还是根据IP数据包格式来分析。如图： 我们可以看到数据第1段包含了版本，报头长度，服务类型，总长度。这里的版本是指IP协议的版本，即IPV4和IPV6，由于现在互连网的高速发展，IP地址已经出现紧缺了，为了解决这个问题，就开发出了IPV6协议，不过IPV6现在只是在一部分进行的实验和应用，要IPV6完全取代IPV4还是会有一段很长的时间的！报头长度，总长度主要是用来确认数据的的位置。服务类型字段声明了数据报被网络系统传输时可以被怎样处理。例如：TELNET协议可能要求有最小的延迟，FTP协议（数据）可能要求有最大吞吐量，SNMP协议可能要求有最高可靠性，NNTP（Network News Transfer Protocol，网络新闻传输协议）可能要求最小费用，而ICMP协议可能无特殊要求（4比特全为0）。 第2段包含标识，标记以及段偏移字段。他们的主要作用是用来进行数据重组的。比如你在传送一部几百M的电影的时候，不可能是电影整个的一下全部传过去，而已先将电影分成许多细小的数据段，并对数据段进行标记，然后在传输,当对方接受完这些数据段后，就需要通过这些数据标记来进行数据重组，组成原来的数据！就好象拼图一样 第3段包含存活周期（TTL），协议，头部校验和！存活周期既数据包存活的时间，这个是非常有必要的。如果没有存活周期，那么这个数据就会永远的在网络中传递下去，很显然这样网络很快就会被这些数据报塞满。 存活周期（TTL值）一般是经过一个路由器，就减1，当TTL值为0的时候路由器就会丢弃这样TTL值为0的数据包！ 这里协议不是指具体的协议（ip,ipx等）而是一个编号，来代表相应的协议！头部校验和，保证数据饿完整性 后面的源地址（源IP地址），说明该数据报的的来源。目的地址既是要发送给谁 -数据链路层：他的作用主要是物理寻址（既是MAC地址）当网络层对数据封装完毕以后，传给数据库链路层。而数据库链路层同样会数据桢进行封装！同样我们也也好是通过数据报文格式来分析 这个报文格式比较清晰，我们可以清楚的看到包含目的MAC地址，源MAC地址，总长度，数据，FCS 目的MAC地址，源MAC地址肯明显是指明数据针的来源及目的，总长度是为了确认数据的位置，而FCS是散列值，也是用来保证数据的完整性。但这里就出现一个问题，当对方接受到了这个数据针而向上层传送时，并没有指定上层的协议，那么到底是IP协议呢还是IPX协议。所以后来抱文格式就改了，把总长度字段该为类型字段，用来指明上层所用的协议，但这样一来，总长度字段没有了，有效数据的起誓位置就不好判断了！所以为了能很好的解决这个问题。又将数据链路层分为了2个字层，即LLC层和MAC层。LLC层在数据里加入类型字段，MAC层在数据里加入总长度字段，这样就解决这个问题了 -物理层：是所有层次的最底层，也是第一层。他的主要的功能就是透明的传送比特流！当数据链路层封装完毕后，传给物理层，而 物理层则将，数据转化为比特流传输（也就是01010111.00）， 当比特流传到对方的机器的物理层，对方的物理层将比特流接受下来，然后传给上层（数据链路层），数据链路层将数据组合成桢，并对数据进行解封装，然后继续穿给上层，这是一个逆向的过层，指导传到应用层，显示出信息！ 以上就是一个数据一个传输的完整过程！OSI（Open System Interconnect）开放式系统互联。一般都叫OSI参考模型是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互联模型。最早的时候网络刚刚出现的时候，很多大型的公司都拥有了网络技术，公司内部计算机可以相互连接。可以却不能与其它公司连接。因为没有一个统一的规范。计算机之间相互传输的信息对方不能理解。所以不能互联。ISO为了更好的使网络应用更为普及，就推出了OSI参考模型。其含义就是推荐所有公司使用这个规范来控制网络。这样所有公司都有相同的规范，就能互联了。其内容如下：第7层应用层直接对应用程序提供服务，应用程序可以变化，但要包括电子消息传输第6层表示层格式化数据，以便为应用程序提供通用接口。这可以包括加密服务第5层会话层在两个节点之间建立端连接。此服务包括建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设置，尽管可以在层4中处理双工方式第4层传输层常规数据递送面向连接或无连接。包括全双工或半双工、流控制和错误恢复服务第3层网络层本层通过寻址来建立两个节点之间的连接，它包括通过互连网络来路由和中继数据第2层数据链路层在此层将数据分帧，并处理流控制。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址第1层物理层原始比特流的传输，电子信号传输和硬件接口数据发送时，从第七层传到第一层，接受方则相反。上三层总称应用层，用来控制软件方面。下四层总称数据流层，用来管理硬件。数据在发至数据流层的时候将被拆分。在传输层的数据叫