第2章 OSI 参考模型与TCP/IP 模型-H3C认证网络工程师(H3CNE)

一、OSI参考模型和TCP/IP模型的产生背景

在网络发展的早期时代，网络技术的发展变化速度非常快，计算机网络变得越来越复杂，新的协议和应用不断产生，而网络设备大部分都是按厂商自己的标准生产，不能兼容，很难相互间进行通信。

为了解决网络之间的兼容性问题，实现网络设备间的相互通讯，国际标准化组织ISO于1984年提出了OSIRM（Open System Interconnection Reference Model，开放系统互连参考模型）。OSI参考模型很快成为计算机网络通信的基础模型。

由于种种原因，并没有一种完全忠实于OSI 参考模型的协议族流行开来。相反，源于美国国防部高级研究项目机构（DARPA，Defense Advanced Research Project Agency）六十年代开发的ARPANET 的TCP/IP 协议得到了广泛应用，成为Internet 的事实标准。

OSI 模型是对发生在网络设备间的信息传输过程的一种理论化描述，它仅仅是一种理论模型，并没有定义如何通过硬件和软件实现每一层功能，与实际使用的协议（如TCP/IP 协议）是有一定区别的。虽然OSI仅是一种理论化的模型，但它是所有网络学习基础，因此除了解各层的名称外，更应深入了解它们的功能及各层之间是如何工作。

二、OSI参考模型

定义

OSI参考模型定义了网络中设备所遵守的层次结构

分层结构的优点

（1）开放的标准化接口：通过规范各个层次之间，使厂商可以自由地生产出网络品，这种开放给业的发展注入了活力。

（2）多厂商兼容性：采用统一的标准层次化模型后，各个设备生产遵循标准进行品的设计开发，有效地保证了产间兼容性。

（3）易于理解、学习和更新协议标准：由各层次之间相对独立，使得讨论制定协议标准变得比较容易，某一层次的改也不会影响其他。协议标准变得比较容易，某一层次的改也不会影响其他协议。

（4）实现模块化工程，降低了开发实现的复杂度：每个厂商都可以专注于某一层次或一模块，独立开发自己的产品，这样的模块化化降低了单一产品或模块的复杂度，提高了开发效率，降低了开发费用。

（5）便于故障排除：一旦发生网络故障，可以比较容易地将故障定位于某一层次，进而快速找出故障根源。

OSI参考模型层次结构

说明：传输层会话层区别

传输层：端口用于区分同一台计算机上的不同应用程序

TCP：可靠的传输、UDP：不可靠的传输

会话层：区分同一个应用程序的不同访问者

三、OSI参考模型的问题

OSI 参考模型的诞生为清晰地理解互联网络、开发网络产品和网络设计等带来了极大的方便。但是OSI 过于复杂，难以完全实现；OSI 各层功能具有一定的重复性，效率较低；再加上OSI 参考模型提出时，TCP/IP 协议已逐渐占据主导地位，因此OSI 参考模型并没有流行开来，也从来没有存在一种完全遵守OSI 参考模型的协议族。

四、TCP/IP 模型

TCP/IP模型的层次结构

说明：

在实际应用中，各大厂商将TCP/IP模型分为5层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层

各层次主要功能及协议

五、数据封装和解封装

封装

在原始数据的基础上加入一些额外信息形成新的格式。

解封装

拆除掉封装的额外信息，还原成原始数据。

TCP/IP分层封装

（1）物理层：比特流（Bit）

（2）数据链路层：数据帧（Frame）

（3）网络层：数据包（Packet）

（4）传输层：数据段（Segment）

（5）应用层：数据（Data）

数据封装和解封装过程

数据发送时，从上至下逐层封装；

数据接收时，从下至上逐层解封装；

只有拆除外层封装，才能看到内层封装。

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