OSI model

本文详细解读OSI模型的七个层次:应用层的网络应用协议、表示层的转换与加密、会话层的连接管理、传输层的TCP/UDP、网络层的IP数据包传输、数据链路层的物理寻址、物理层的基础设施。理解这些层次有助于跨平台网络通信

OSI模型的意思是Open System Interconnection Model. OSI模型定义了在网络中数据是如何从一个电脑传输到另一个电脑的。最基础的传输形式是,两个电脑用NIC(网络接口卡)共享数据,通过LAN电缆和连接器相互链接,形成一个网络。但是,如果一台计算机是windows而另一台是Mac,那么这两台计算机将如何相互通信?为了实现计算机,网络或不同体系结构之间的成功通信,1984年ISO引入了OSI模型,包括:

(1)应用层(2)表示层(3)会话层(4)传输层(5)网络层(6)数据链路层(7)物理层

每一层都是一个协议包。

一、应用层:

应用层协议应用于网络应用(使用网络的app)。比如文件传输使用FTP协议,网页浏览使用HTTP/HTTPS协议(chrome),邮件传输(outlook)使用SMTP协议,虚拟终端使用telnet协议

二、表示层:

表示层从应用层接收到具体的数据。表示层把这些数据转化成二进制格式,比如ASCII。可以把表示层的功能成为翻译。在传输之前,表示层可以把字节的长度缩短(数据压缩),这样可以减少传输的大小。为保证数据的完整性,在发送端表示对字节进行加密,在接收端对字节进行解密。总结一下,表示层有三个功能:

(1)翻译(2)数据压缩(3)加解密(ssl)

三、会话层:

会话层用于建立和管理链接,从而可以发送和接受数据,然后终止链接。会话层的规范叫做API(应用程序编程接口)。NETBIOS(网络基本书系统)是API的示例,该API允许不同计算机上的应用程序相互通信。在与服务器建立会话之前,服务器执行认证(Authentication)功能。(你是谁)。认证后进行授权(Authorization)。总结一下会话层的三个功能:

(1)管理会话(连接)(2)认证(3)授权

四、传输层:

传输层协议包括TCP(Transport Control Protocal) 和 UDP(User Datagram Protocal).TCP有feedback可靠(www,ftp),UDP不可靠(游戏,微信等)。UDP比TCP快,但是有大小限制,丢包不管。传输层的功能有:

(1)数据分片(segment) (2)流控制(3)错误控制(完整性校验)

五、网络层

传输层传给网络层的叫segment。网络层用于在不同网络的机器之间传输数据。网络层将segment加上ip信息,数据单元叫做Data-Packets。网络层的功能有:

(1)逻辑寻址(2)数据路由(3)路由路线选择

六、数据链路层

除了逻辑寻址,还需要物理寻址,数据链路层提供了物理寻址。将发送方和接收方的MAC地址分配给每个数据包以形成帧(frame)

七、物理层:电缆、光纤、基站

 

 

 

### Cisco Packet Tracer 中的 OSI 模型解释与应用 #### 1. OSI 模型概述 OSI (Open Systems Interconnection) 模型是一个概念框架,用于理解网络通信过程中的不同层次。该模型分为七层,每一层负责特定的功能,并与其他层协同工作来实现完整的数据传输。 - **物理层 (Layer 1)**:定义电气和物理规格,如电缆、连接器和其他硬件设备。确保比特流能够在介质上传输。 - **数据链路层 (Layer 2)**:处理节点之间的可靠数据传输,包括错误检测和纠正机制。MAC地址在此层起作用[^1]。 - **网络层 (Layer 3)**:管理逻辑寻址(IP 地址),路由选择以及分组交换功能。路由器主要在这个层面运作。 - **传输层 (Layer 4)**:提供端到端的数据传递服务,TCP 和 UDP 是这一层的主要协议。它还负责流量控制和服务质量保障。 - **会话层 (Layer 5)**:建立、管理和终止应用程序间的对话。可以同步不同的进程间交互。 - **表示层 (Layer 6)**:转换数据格式以便于接收方能够理解和解码发送的信息;加密/解密也属于此层的任务之一。 - **应用层 (Layer 7)**:直接面向用户提供各种高级别服务的应用程序接口(API),例如HTTP, FTP等。 #### 2. 使用 Cisco Packet Tracer 进行实验 通过模拟真实的网络环境,Cisco Packet Tracer 能够帮助学习者更好地掌握 OSI 各个层次的工作原理: - 创建拓扑结构并配置设备参数; - 发送不同类型的消息包观察其在网络中经过哪些层次; - 利用内置工具分析抓取的数据包内容及其所处的位置; - 实践常见的故障排除技巧,比如查看ARP表项或者追踪路由路径。 ```python # Python脚本可用于自动化某些重复性的任务,在Packet Tracer环境中运行 def send_packet(source_device, destination_device): packet = create_custom_packet() source_device.send(packet) trace_route(packet) send_packet(routerA, routerB) ```
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