• 目前存在的两种网络分层模型：OSI模型和TCP/IP模型。
• OSI模型一共分为七层
• TCP/IP模型和OSI模型类似，但是只分为四层。

OSI模型

• OSI的全程是Open Systems Interconncection，即开放系统互联，它由ISO(International Organization for Standardization)制定。
• OSI是网络通信的一种通用框架，它分为七层，并且定义了在每一层上数据的处理方法。

• 英语速记：All People Seem To Need Data Processing.

第七层——应用层(Application)

• 这里的“应用”要和应用程序相区别。
• 当用户使用浏览器来打开网页时，需要利用DNS提供的域名解析服务，来获取网址对应的IP地址，然后再通过另外一个协议HTTP来下载页面内容。
• 在这个过程中出现的两个协议（DNS和HTTP）都是工作在应用层上的协议。

• 应用层的其他常用协议：
  • FTP：文件传输协议，用来在客户机和FTP服务器之间传输文件。
  • DHCP：动态主机配置协议，DHCP服务器为客户机动态分配IP地址。
  • POP3：邮件接收协议，用于从POP3服务器接收邮件。
  • SMTP：邮件发送协议，用户通过SMTP服务器发送邮件。

第六层——表示层(Presentation)

• 这里的“表示”是指数据的表示。
• 该层的主要功能：转换，压缩和加密。
• 工作在表示层的加密协议最常用的是SSL(Secure Sockets Layer)。
  • 加密协议并不一定需要工作在表示层，如IPSec(Internet Protocol Security，因特网协议安全)就工作在第三层网络层中。

第五层——会话层(Session)

• 可以把“会话”理解为两个应用程序进程之间的逻辑连接，两个应用程序通过这个逻辑连接在一段时间内交换数据。
• 会话层的作用就是为创建、管理和终止会话提供必要的方法。
  • 这些方法一般以API(Application Program Interface，应用程序编程接口)的形式出现。
    • 常用的API由NetBIOS(Network Basic Input/Output System，网络基本输入/输出系统)、RPC(Remote Procedure Call，远程过程调用)和Socket API。
• 会话层还负责管理和确定传输模式。
  • 计算机可以由三种模式来传输数据：单向（Simplex）、半双工（Half-Duplex）、全双工（Full-Duplex）。

第四层——传输层(Transport)

• 传输层提供数据传输的服务。
  • 这里的“传输”指的是端对端（End-to-End）或者主机对主机（Host-to-Host）的传输。
• 传输层上最重要的两个协议是TCP和UDP。
  • TCP是面向连接的协议（Connection-Oriented）
  • UDP是无连接的协议(Connection-Less)。

TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)

• TCP在传输数据之前必须先建立一个连接。
• TCP做了很多工作来提供可靠的数据传输，包括建立、管理和终止连接，确认和重传。
• 同时TCP还提供分段和重组，流量控制（Flow Control）等。

UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)

• UDP是一种简单的传输层协议，所以它并不能提供可靠的数据传输。
• 简单地说，UDP只是把应用程序发给它的数据打包成一个UDP数据报（UDP Datagram），然后再把这个数据报传给IP。
• TCP会把应用程序发来的数据根据需要分成若干个大小合适的TCP段（TCP Segment），而UDP却只是简单地把所有发送来的数据打包成一个UDP数据报，所以我们在编写使用UDP的程序时，不能一次性向UDP写入太多数据，否则可能会导致IP分段的后果。
• 由于可能有很多应用程序同时在使用TCP/UDP，它们都会把数据交给TCP/UDP，而TCP/UDP也会接收来自IP的、包含指向不同应用程序的数据，所以就需要有一种方法来区别（标识）应用程序，这种方法就是通过端口号（Port）来进行多路复用或多路分解。端口号是一个16位的二进制整数，其取值范围是0~65535。

多路复用(Multiplexing)

多路复用是只当应用程序把数据交给TCP或UDP时，TCP会把这些数据分成若干个TCP段，UDP则会产生一个UDP数据报。在这些TCP段和UDP数据报中，会填入应用程序指定的源端口号和目标端口号，源端口号用于标识发送的应用程序（进程），目标端口号用于指明在目标机器上应该接收数据的目标应用程序。

多路分解(Demultiplexing)

多路分解是多路复用的逆过程。当在目标机器上的TCP或者UDP接收到TCP段和UDP数据报时，会检查它们的目标端口号，然后根据不同的目标端口号把数据分发给不同的应用程序（进程）。

TCP与UDP比较

第三层——网络层(Network)

• 网络层关心的主要是如何把数据从一个设备发送到另一个设备。
• 网络层需要提供三个最基本的功能：地址、路由、分段和重组。
  • 路由（route），一个终端到另一个终端的路径选择(跨网段)
• 同时还需要一些附加的功能，比如错误处理和诊断。

• 网络层上最重要的协议IP（Internet Protocol），就是为了这些功能而设计的。
• 目前IP一共有两个版本IPv4和IPv6。
  • 两者最主要的区别是使用了不同位数的二进制整数作为地址：IPv4使用32位二进制地址，IPv6使用128位二进制地址。
    • IPv4的地址表示方法一般为用点隔开的4个数字，每个数字的取值范围是0~255，即一个字节的大小，如192.168.1.1。
    • IPv6的表示方法为用冒号隔开的8个字（word，16位二进制），每个字都用十六进制来表示，如2012:0000:4528:7D76:3C2B:05AD:3F57:1C98。

第二层——数据链路层(Data Link)

• 网络层关心的是如何把数据从一个设备发送到另外一个设备，这另外一个设备有可能在本地网络中或者在一个很远的网络中。
• 数据链路层关心的是如何把数据发送到本地网络中去。
• 我们平时常说的LAN（Local Area Network，局域网）技术，如以太网（Ethernet）、令牌环网（Token Ring）、光纤分布数据接口（FDDI）和802.11（WiFi）都定义在这一层。
• 数据链路层又分为两个子层：逻辑链路控制层(Logical Link Control)和介质访问控制层(Media Access Control)。
• 数据链路层还有一个重要的概念，即MAC地址，也有人称其为物理地址、硬件地址、以太网地址等。
• 每一个网卡（Network Interface Card）都有一个唯一的MAC地址，数据链路层通过MAC地址来确保数据能够正确被发送到目标设备。
• MAC地址是一个48位二进制整数，通常的表示方法是用-隔开的6个十六进制整数，如14-FE-B5-B0-2B-96。

第一层——物理层(Physical)

• 物理层位于OSI的底层，所有其他层的数据最终都必须经由物理层才能发送出去。
• 物理层的功能包括：
  • 硬件规范的定义，如电缆、连接器、无线接收器等的工作方式，网卡、集线器（Hub）等网络设备也工作在物理层。
  • 编码和信号，物理层把计算机中的二进制0和1转换成可以在物理介质上传输的信号。
  • 在把数据转换成信号后（如对于双绞线电缆则是电子脉冲信号），物理层负责信号的实际发送和接收。

OSI模型单位

• PDU(Protocol Data Unit) : OSI标准不同层次的数据单位

TCP/IP模型

• TCP/IP
  • Transmission Control Protocol/Internet Protocol
  • 传输控制协议/ 因特网互联协议
• TCP/IP 是一个Protocol Stack ，包括TCP、IP 、UDP 、ICMP 、RIP、TELNET、FTP 、SMTP 、ARP等许多协议

• TCP/IP模型分为四层
  • 应用层（Application）
  • 传输层（Host-to-Host Transport）
  • 互联网层(Internet)
  • 网络接口层(Network Interface)。

• 在TCP/IP模型中并不包含物理层。
• 另外，两个重要的协议ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）和RARP（Reverse Address Resolution Protocol，反向地址转换协议），在OSI模型中一般被认为是在位于第二层数据链路层和第三层网络层之间，而在TCP/IP模型中则位于网络接口层。
• 与ISO参考模型的分层有对应关系
  

总结

发送方应用程序的数据总是从最上层开始，层层向下，最终经由物理层发送出去；相应的，在接收方的物理层接收到数据后，层层向上，最终经由应用层分发到具体的应用程序进程中。

在数据层层向下的过程中，每一层都会对数据进行一些封装处理（如打包或者编码）；而在数据层层向上的过程中，每一层都会对数据进行一些逆处理（如解包或者解码）。这些对数据的处理和逆处理的过程就是为了实现该层的服务。

• OSI，TCP/IP模型区别