网络模型和TCP协议族

网络模型

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经典的OSI-7层模型

OSI 的全称是开放系统互连参考模型（Open System Interconnection/Reference Model，OSI/RM）

ps: 超详细大图，请见文章末尾~

各层传输协议、传输单元、主要功能性设备比较

名称	传输协议	传输单元	主要功能设备/接口
物理层	IEEE 802.1A、IEEE 802.2	bit-flow 比特流	光纤、双绞线、中继器和集线器 & RJ-45(网线接口)
数据链路层	ARP、MAC、 FDDI、Ethernet、Arpanet、PPP、PDN	frame 帧	网桥、二层交换机
网络层	IP、ICMP、ARP、RARP	数据包（packet）	路由器、三层交换机
传输层	TCP、UDP	Segment/Datagram	四层交换机
会话层	SMTP、DNS	报文	QoS
表示层	Telnet、SNMP	报文	–
应用层	FTP、TFTP、Telnet、HTTP、DNS	报文	–

关于数据在各层级的组织形式，可以参考另一篇博文：《Understanding TCP/IP Network Stack》，这里仅展示个大概过程：

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TCP/IP 协议族的4层模型

关于4层网络模型，需要熟记各层的功能与区别，以及相关的协议，具体内容见下文。

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TCP/IP 协议简述

• IEEE 802.1A、IEEE 802.2 
  IEEE是英文Institute of Electrical and Electronics Engineers的简称，其中文译名是电气和电子工程师协会。IEEE 802规范定义了网卡如何访问传输介质（如光缆、双绞线、无线等），以及如何在传输介质上传输数据的方法，还定义了传输信息的网络设备之间连接建立、维护和拆除的途径。遵循IEEE 802标准的产品包括网卡、桥接器、路由器以及其他一些用来建立局域网络的组件。 
  IEEE802.1A —— 局域网体系结构 
  IEEE802.2 ——- 逻辑链路控制(LLC)

• FDDI 
  光纤分布式数据接口（Fiber Distributed Data Interface）

• PPP 
  点对点协议（Point to Point Protocol），为在点对点连接上传输多协议数据包提供了一个标准方法。

• IP 
  互联网协议（Internet Protocol），为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。IP地址具有唯一性，根据用户性质的不同，可以分为5类。

• ICMP 
  控制报文协议（Internet Control Message Protocol）。TCP/IP设计了ICMP协议，当某个网关发现传输错误时，立即向信源主机发送ICMP报文，报告出错信息，让信源主机采取相应处理措施，它是一种差错和控制报文协议，不仅用于传输差错报文，还传输控制报文。

• ARP/RARP 
  ARP (Address Resolution Protocol) 地址解析协议 
  RARP (Reverse Address Resolution Protocol) 反向地址解析协议 
  
  ARP的工作原理如下（RARP工作原理与之相反）

  1. 首先，每台主机都会在自己的ARP缓冲区 (ARP Cache)中建立一个 ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的对应关系。
  2. 当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时，会首先检查自己 ARP列表中是否存在该 IP地址对应的MAC地址，如果有﹐就直接将数据包发送到这个MAC地址；如果没有，就向本地网段发起一个ARP请求的广播包，查询此目的主机对应的MAC地址。此ARP请求数据包里包括源主机的IP地址、硬件地址、以及目的主机的IP地址。
  3. 网络中所有的主机收到这个ARP请求后，会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此数据包；如果相同，该主机首先将发送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中，如果ARP表中已经存在该IP的信息，则将其覆盖，然后给源主机发送一个 ARP响应数据包，告诉对方自己是它需要查找的MAC地址；
  4. 源主机收到这个ARP响应数据包后，将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息开始数据的传输。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，表示ARP查询失败。

• SMTP 
  简单邮件传输协议（Simple Mail Transfer Protocol），它是一组用于由源地址到目的地址传送邮件的规则，由它来控制信件的中转方式。SMTP协议属于TCP/IP协议簇，它帮助每台计算机在发送或中转信件时找到下一个目的地。通过SMTP协议所指定的服务器,就可以把E-mail寄到收信人的服务器上了。

• SNMP 
  简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol ），该协议能够支持网络管理系统，用以监测连接到网络上的设备是否有任何引起管理上关注的情况。

• DNS 
  域名系统（Domain Name System），因特网上作为域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使用户更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。通过主机名，最终得到该主机名对应的IP地址的过程叫做域名解析(或主机名解析)。DNS协议运行在UDP协议之上，使用端口号53。

• FTP 
  文本传输协议（File Transfer Protocol），用于Internet上的控制文件的双向传输。同时，它也是一个应用程序Application）。基于不同的操作系统有不同的FTP应用程序，而所有这些应用程序都遵守该协议以传输文件。在FTP的使用当中，用户经常“下载”（Download）和“上载”（Upload）。“下载”文件就是从远程主机拷贝文件至自己的计算机上；“上载”文件就是将文件从自己的计算机中拷贝至远程主机上。

• HTTP 
  超文本传输协议（HyperText Transfer Protocol），是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。所有的WWW文件都必须遵守这个标准。它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一部分，以及哪部分内容首先显示(如文本先于图形)等。HTTP是一个应用层协议，由请求和响应构成，是一个标准的客户端服务器模型，是一个无状态的协议。

经典配图，超详细的OSI-7层网络模型及相关协议