网络七层模型

1、网络中的七层模型、五层模型、四层模型ISO 七层模型OSI 模型有 7 层结构，每层都可以有几个子层。70 年代以来，国外一些主要计算机生产厂家先后推出了各自的网络体系结构，但它们都属于专用的。 为使不同计算机厂家的计算机能够互相通信，以便在更大的范围内建立计算机网络，有必要建立一个 国际范围的网络体系结构标准。国际标准化组织 ISO 于 1981 年正式推荐了一个网络系统结构 七层参考模型， 叫做开放系统互连模型 （Open System Interconnection ，OSI） 。由于这个标准模型的建立 ,使得各种计算机网络向它靠拢 , 大 大推动了网络通信的发展。下面我简单的介绍一下这

2、 7 层及其功能。OSI 的 7 层从上到下分别是：7 应用层6 表示层5 会话层4 传输层3 网络层2 数据链路层1 物理层其中高层，既 7、 6、5、4 层定义了应用程序的功能，下面 3 层，既 3、2、1 层主要面向通过网 络的端到端的数据流。（1）应用层：与其他计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。例如，一个没 有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心 OSI 的第 7 层。 但是，如果添加了一个传输文件的选项， 那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。示例：telnet ,HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP 等。（2）

3、 表示层：这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如，FTP 允许你选择以二进制或 ASCII格式传输。如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASCII 格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的 ASCII 后发送数据。在接收方将标准的 ASCII 转换成接收方 计算机的字符集。示例：加密， ASCII 等。（3）会话层：他定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向小时的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如 果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。示例： RPC， SQL 等。（ 4

4、）传输层：这层的功 能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行 复用，还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。示例：TCP， UDP ， SPX。（5）网络层：这层对端到端的包传输进行定义，他定义了能够标识所有结点的逻辑地址，还定义了 路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例：IP,IPX 等。（6 ）数据链路层： 他定义了在单个链路上如何传输数据。 这些协议与被讨论的各种介质有关。 示例： ATM ，FDDI 等。（ 7）物理层： OSI 的物理层规范

5、是有关传输介质的特性标准， 这些规范通常也参考了其他组织制定 的标准。连接头、针、针的使用、电流、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物 理层常用多个规范完成对所有细节的定义。示例：Rj45 ，802.3 等。二： TCP/IP 分层模型（大学的教科书中用这个五层模型）1、应用层：确定进程之间通信的性质以满足用户需求；应用层协议如支持万维网应用的 http 协议、 支持电子邮件的 smtp 协议、支持文件传送的 ftp 协议等等 .2、运输层：负责主机间不同进程的通信；协议有面向连接的 TCP （传输控制协议）、无连接的 UDP （用户数据报协议）；数据传输的单位称为报文段或用户

6、数据报3、网络层：负责分组交换网中不同主机间的通信；作用有二：发送数据时，将运输层中的报文段或用 户数据报封装成 IP 数据报；选择合适路由4、数据链路层：负责将网络层的 IP 数据报组装成帧5、物理层：透明地传输比特流三： TCP/IP 分层模型（四层）TCP/IP 分层模型（ TCP/IP Layening Model ）被称作因特网分层模型 （Internet Layering Model） 、因特 网参考模型 （Internet Reference Model） 。下图表示了 TCP/IP 分层模型的四层。I Id|f|w|f|h|g|t|i|s|u|I In|i|h|t|t|o|e|

7、r|m|s|其I第四层，应用层 I |s|n|o|p|t|p|l|c|t|e|I I I g|i| p|h|n| p|n|I II e I sI II e I e III e|它II II R II II R I T III T I第三层，传输层TCPIUDP如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例：IP,IPX 等。如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例：IP,IPX 等。I IIicmpI第二层，网间层 II11第一层，网络接口丨IARP/RARP其它图2.2 TCP/IP四层参考模型TCP/IP 协议被组织成四个概念层，其中有三层对应于 ISO 参考模型中的相应层。 ICP/IP

8、协议族 并不包含物理层和数据链路层，因此它不能独立完成整个计算机网络系统的功能，必须与许多其他的 协议协同工作。TCP/IP 分层模型的四个协议层分别完成以下的功能：第一层网络接口层网络接口层包括用于协作 IP 数据在已有网络介质上传输的协议。实际上 TCP/IP 标准并不定义与 ISO 数据链 路层和物理层相 对应的功能。 相反，它 定义像 地址 解析协 议 （Address Resolution Protocol,ARP） 这样的协议，提供 TCP/IP 协议的数据结构和实际物理硬件之间的接口。第二层网间层网间层对应于 OSI七层参考模型的网络层。本层包含IP协议、RIP协议（Routin

9、g InformationProtocol ，路由信息协议 ），负责数据的包装、寻址和路由。同时还包含网间控制报文协议（InternetControl Message Protocol,ICMP）用来提供网络诊断信息。第三层传输层传输层对应于 OSI 七层参考模型的传输层，它提供两种端到端的通信服务。其中TCP 协议仃ransmission ContProtocol） 提供可靠的数据流运输服务， UDP协议（Use Datagram Protocol） 提供 不可靠的用户数据报服务。第四层应用层应用层对应于 OSI 七层参考模型的应用层和表达层。因特网的应用层协议包括 Finger 、 Who

10、is 、FTP（文件传输协议）、Gopher、HTTP（超文本传输协议）、Telent（远程终端协议）、SMTP（简单邮件传 送协议）、IRC（因特网中继会话）、NNTP （网络新闻传输协议）等，这也是本书将要讨论的重点。TCP/IP 通信设计程序 对于通信设计，我们一般可以根据用例很轻松的设计出一个通信范例出来。然而，据此就认为 TCP/IP 编程很容易就不对了。 TCP/IP 编程是一门很 重要的学问。其复杂性主要体现在通信方式和报文格式的多样性上。一，通信方式，主要有两类：1 ， 一个 Client 方连接一个 Server 方，称为点对点。2 ， 多个 Client 方连接一个 Ser

11、ver 方，这个就是我们通常的并发服务器。 二，连接方式1， 长连接Client 与 Server 方先建立通讯连接，连接建立以后不断开，然后再进行报文的发送和接收。这种方式由 于通信连接一直存在，可以使用 下面的命令查看连接是否建立：netstat -f inet | grep 端口号。 这种方式通常用于点对点通信。2， 短连接Client 方与 Server 方每进行一次报文收发交易时才进行通信连接， 交易完成以后就断开连接。 此种连接 方式适用于多个客户端和一个 Server 的 的那种连接方式。三， 报文发送和接收方式1 ， 异步 报文发送和接收是分开的，相互独立的，互不影响。这种方式

12、又分为两种情况：1）, 异步双工： 接收和发送在同一个子程序中，有两个不同的子进程分别负责发送和接收；2）, 异步单工： 接收和发送由两个不同的应用程序来完成。2 ，同步报文发送和接收是同步进行， 即报文发送后等待接收返回报文。 同步方式一般要考虑超时的问题，即报 文发出去以后不能无限等待，需要设定超时时间。超过该时间，发送方不再等待，读返回报文，直接通知超时返回。 实际通信方式是这三类通信方式的组合。比如书上的范例一般是同步短连接的 Client/Server 应用程序。 其中，异步长连接双工是最为复杂的一种通信方式。有时候经常会出现在不同银行，不同城市的两套系 统上进行通信。四，报文格式 通信的报文格式多样性更多，相应的必须设计相应的读写报文和发送报文的函数。 （一）阻塞与非阻塞方式1，非阻塞方式读函数不停地进行读动作， 如果没有报文接收到， 等待一段时间以后超时返回， 这种方式需要设置超时 时间。2，阻塞方式 如果没有报文接收到，则函数一直处于等待状态，直到有报文到达。（二）循环读写方式 1，一次性直接读写报文 一次性发送的报文，全部都读写完。2，不指定长度循环读 一般发生在短连接进程中， 受网络路由的限制， 一次较长的报文在传输的过程中被分解成好几个包。 一 次读取可