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OSI七层协议——分层网络协议

news 来源：原创 2025/6/18 2:38:24

OSI七层协议，顾名思义，分为七层，实际上七层是不存在的，是人为的进行划分,让人更好的理解
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七层协议包括，物理层(我),数据链路层(据),网络层(网),传输层(传输),会话层(会),表示层(表),应用层(用)(记忆口诀->我会用表传输网据)

五层协议,物理层,数据链路层,网络层,传输层,应用层

四层协议,网络接口层(口),网络层(网),传输层(传输),应用层(用)(记忆口诀->用传输网口)

物理层

字面意思就是物理特性，物理传输，硬件的意思，正如我们打电话，必须有网线连接，才能打电话，正如计算机之间进行通讯,而网线传输就是电信号,如10101010，这样的二进制数据,当然我们知道电信号一串数字传输过去,根本就不知道这些二进制是什么意思,所以我们要定义一个规则即协议,比如8位为一组,但是这不是在物理层能干的事情，要在数据链路层

数据链路层

数据链路层，定义了一种协议就是我们经常说的,以太网协议Ethernet,他把电信号分为一组,就是我们经常说的数据包，也叫做帧，每一帧由两部分组成,头和数据
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首先，我们在发送数据包的的过程，就如我们写信一样,我们必须知道我们的地址和对方的地址,才能进行发送信息,而计算的的地址就是mac地址,而mac地址是我们计算机出厂就存在的一个唯一标识,因此在包头就有了目标mac地址和源mac地址
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此时我们计算机之间就可以进行通讯了,假设一个教室就是一个局域网,教室的每一个位置就是一台计算机,比如教室有A,B两个人要进行交谈,A就站起来大喊一声B,说我们下午一起吃饭吧,此时教室的所有人都听见了，但是所有人听到A是喊B,就知道叫的不是自己,就会忽略，而B知道叫的是自己,就答应A说，好的，而这种方式叫做广播,数据链路层的工作方式就是广播的方式

刚才我们知道局域网计算机的通信方式，但是我们计算机通讯肯定不能单单在一个局域网进行通讯,而是有无数个局域网组成的一个更大的局域网，假设全世界的计算机就是一个大型局域网，他们之间通讯好像是不是也可以通过广播的方式进行通讯呢,理论上是可以的,但是仔细想想,都在哪里吼一嗓子，世界不会乱了吗,因此就会出现了网络层的概念

网络层

此时网络层也定义了一个协议叫做ip协议,首先举个例子，就是我们每一个教室是一个局域网，有one,two两个教室各自的A,B两个同学要进行交流，但是他们之间不认识，而每个教室都有一个负责人，我们叫做one Teacher ,two Teacher,两位老师，这两位老师相当于我们的网关，然后A同学要找B同学,首先要知道B同学在那个教室，那么就会用上ip协议,ip协议就会区分出B同学在那个教室,这样A同学找到了two Teacher老师告诉他，我要找你们班的B同学,而two Teacher老师就会大吼一声，B同学有人找你，此时就可已进行交流了

mac地址定位的是教室的某一个位置，而ip定位的是哪个教室,此时我们的数据包就会是下面的样子
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此时我们还有一个疑问就是在吼之前,要明确几个地址,自己的mac地址,和ip地址，我可以知道，目标的ip，我们肯定也可以知道,正如我们要访问百度,肯定知道他的域名一样,但是我们怎么知道目标的mac地址呢

其实要知道目标的mac地址，还要靠ARP协议,其实就是靠广播的方式发送ARP数据包，他的格式如下
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其中目标mac地址是12F这叫做广播地址,他的功能就是获取对方的mac地址，当这个包在局域网中发送的时候，每个计算机进行拆解,发现不是自己就会忽略,但是如果是自己就会回把自己的mac地址返回，此时就知道了目标的mac地址了

但是如果是在跨局域网是如何处理的呢,首先通过ip区分目标在哪个网关，然后把目标ip换成网关的ip

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然后网关就会把他自己的mac地址返回给你，放到目标mac地址
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然后在正常发包，此时就会通过网关去找你的目标地址,其实这个过程我们根本就不知道网络的存在

传输层

上面我们通过mac地址和ip地址定位了一条计算机,但是我们的计算机不单单运行一个应用程序，此时就要通过端口进行区分了，传输层就是端口到端口之间通信，且传输层也有他的协议的，比如TCP,UDP

应用层

应用层位于传输层之上，主要提供两个终端设备上的应用程序之间信息交换的服务，它定义了信息交换的格式，消息会交给下一层传输层来传输。我们把应用层交互的数据单元称为报文，应用层定义了许多协议，对于不同的网络应用使用不同的协议,比如Email,WWW,FTP,HTTP等等

TCP和UDP区别

是否面向连接 ：UDP 在传送数据之前不需要先建立连接。而 TCP 提供面向连接的服务，在传送数据之前必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接。
是否是可靠传输：远地主机在收到 UDP 报文后，不需要给出任何确认，并且不保证数据不丢失，不保证是否顺序到达。TCP 提供可靠的传输服务，TCP 在传递数据之前，会有三次握手来建立连接，而且在数据传递时，有确认、窗口、重传、拥塞控制机制。通过 TCP 连接传输的数据，无差错、不丢失、不重复、并且按序到达。
是否有状态 ：这个和上面的“是否可靠传输”相对应。TCP 传输是有状态的，这个有状态说的是 TCP 会去记录自己发送消息的状态比如消息是否发送了、是否被接收了等等。为此 ，TCP 需要维持复杂的连接状态表。而 UDP 是无状态服务，简单来说就是不管发出去之后的事情了。
传输效率 ：由于使用 TCP 进行传输的时候多了连接、确认、重传等机制，所以 TCP 的传输效率要比 UDP 低很多。
传输形式 ：TCP 是面向字节流的，UDP 是面向报文的。
首部开销 ：TCP 首部开销（20 ～ 60 字节）比 UDP 首部开销（8 字节）要大。
是否提供广播或多播服务 ：TCP 只支持点对点通信，UDP 支持一对一、一对多、多对一、多对多
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参考文献：OSI协议

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