網路小白也能看懂!一張圖搞定OSI七層模型,面試不再慌!

OSI 參考模型

應用層—-對應用程式提供介面

表示層—-進行資料格式的轉換,以確保一個系統生成的應用層資料能夠被另外一個系統的應用層所識別和理解

會話層—-在通訊雙方之間建立、管理和終止會話

傳輸層—-建立、維護和取消一次端到端的資料傳輸過程。控制傳輸節奏的快慢,調整資料的排序等等

網路層—-定義邏輯地址;實現資料從源到目的地的轉發 –Packet(包)

資料鏈路層—-將分組資料封裝成幀;在資料鏈路上實現資料的點到點、或點到多點方式的直接通訊;差錯檢測 –Frame(幀)

物理層—-在媒介上傳輸位元流;提供機械的和電氣的規約 –bit(位元位)

TCP/IP參考模型

因為OSI協議棧比較複雜,且TCP和IP兩大協議在業界被廣泛使用,所以TCP/IP參考模型成為了網際網路的主流參考模型。

⭐⭐⭐⭐⭐【重點知識點】:
交換機可以識別mac地址,是二層裝置(資料鏈路層)。交換機主要工作在OSI模型的資料鏈路層,透過學習和轉發MAC地址來實現區域網內部資料包的轉發。
路由器可以識別IP地址,是三層裝置(網路層)。路由器主要工作在OSI模型的網路層,根據IP地址來進行資料包的轉發,實現不同網路之間的通訊。
主機上可以執行應用程式,是五層裝置(應用層)。主機作為端系統,透過應用層協議與其他主機通訊,進行各種網路應用程式的互動。
防火牆通常被認為是一個多層裝置,可以同時操作在不同的OSI模型層級上,具體取決於其功能和實現方式。
  • 網路層防火牆(三層): 有些防火牆以路由器為基礎,工作在網路層(第三層),透過檢查和過濾IP資料包來控制流量。這種防火牆通常被稱為“網路層防火牆”或“三層防火牆”。
  • 應用層防火牆(七層): 另一些防火牆則工作在應用層(第七層),能夠深入分析應用層協議資料,如HTTP、FTP等,從而實現更復雜的安全策略。這種防火牆通常被稱為“應用層防火牆”。

TCP/IP協議

TCP/IP協議棧定義了一系列的標準協議。

⭐⭐⭐⭐⭐【重點知識點】:
應用層協議
應用層是 OSI 參考模型的最高層,它定義了使用者和應用程式之間的介面。在應用層,通訊的兩個實體使用應用層協議來交換資料。以下是常見的一些應用層協議和它們的作用:
  • HTTP:超文字傳輸協議,用於在Web瀏覽器和Web伺服器之間傳輸HTML、CSS、JavaScript等Web頁面和檔案。
  • FTP:檔案傳輸協議,用於在客戶端和伺服器之間傳輸檔案。支援上傳、下載和目錄操作等功能。
  • SMTP:簡單郵件傳輸協議,用於在電子郵件客戶端和郵件伺服器之間傳輸郵件。
  • DNS:域名系統,用於將域名轉換為IP地址。當您輸入一個網址時,Web瀏覽器會使用DNS協議查詢該網址對應的IP地址。
  • SNMP:簡單網路管理協議,用於網路裝置的監控和管理。SNMP可以查詢裝置的狀態資訊,如CPU使用率、記憶體使用情況等。
  • SSH:安全外殼協議,用於在網路中提供加密的終端連線。SSH可用於安全登入伺服器或執行遠端命令。
  • Telnet:遠端終端協議,用於在網路上遠端登入到伺服器或網路裝置進行管理和命令列操作。
  • DHCP:動態主機配置協議,是一種應用層協議,主要用於在區域網中自動分配 IP 地址和其他網路配置資訊給客戶端裝置。
  • TFTP:是一個簡單的檔案傳輸協議,屬於應用層協議。與 FTP 不同,TFTP 是一種基於UDP的輕量級檔案傳輸協議,通常用於在區域網內傳輸小檔案,如配置檔案、韌體等。
傳輸層協議
  • TCP:提供可靠的、面向連線的資料傳輸服務,確保資料按順序到達,並能夠進行重傳和流量控制。
  • UDP:提供無連線的資料傳輸服務,不保證資料的可靠性和順序性,適用於即時性要求高、對資料傳輸延遲要求較低的應用場景。
網路層協議
  • IP: IP 協議是網際網路上最為重要的協議之一,負責將資料分組(稱為 IP 資料報)從源主機發送到目標主機。它提供了一種統一的、無連線的資料傳輸服務,同時還負責進行定址和路由選擇。
  • ICMP: ICMP 主要用於在 IP 網路中進行錯誤報告、診斷和管理。它可以傳送各種型別的控制訊息,如錯誤報告、網路可達性檢測等,以便對網路進行監測和故障診斷。
  • IGMP: IGMP 是在 IP 網路中用於組播(Multicast)的協議。它允許主機加入或離開一個多播組,並通知網路中的路由器有關組播組的資訊,以便實現組播資料的傳輸。
資料鏈路層協議
PPOE:是一種在乙太網上執行的點對點協議。它將 PPP 協議封裝在乙太網幀中,用於在 ISP 和使用者之間建立點對點連線,通常用於撥號上網、寬頻接入等場景。
PPPoE 協議主要分為兩個部分:PPP 部分和乙太網部分。PPP 部分負責在連線的兩端進行身份驗證、鏈路控制、資料壓縮等操作,而乙太網部分則負責在物理層傳輸 PPP 資料包。
  • Ethernet:乙太網是一種常見的區域網技術,它定義了資料幀的格式、訪問控制規則等,用於在區域網中進行資料傳輸。
  • PPP:PPP 協議通常用於在兩個節點之間建立點對點連線,它定義了在點對點連線上進行資料幀封裝、鏈路控制等功能。

常見協議標準化組織

網際網路工程任務組(IETF): IETF 是一個開放的國際社群,負責制定網際網路相關的技術標準和協議,如 TCP/IP 協議族、HTTP 協議等。
電氣和電子工程師協會(IEEE): IEEE 是一個專業技術組織,致力於推動電氣和電子工程領域的發展,其中包括制定網路通訊領域的標準,如乙太網標準等。
國際標準化組織(ISO): ISO 是一個全球性的標準化組織,致力於制定各種領域的國際標準,包括資訊科技、通訊、製造業等。

應用層

  • 應用層為應用軟體提供介面,使應用程式能夠使用網路服務。應用層協議會指定使用相應的傳輸層協議,以及傳輸層所使用的埠等。
  • 應用層的PDU被稱為Data(資料)

傳輸層

  • 傳輸層協議接收來自應用層協議的資料,封裝上相應的傳輸層頭部,幫助其建立“端到端(Port to Port)的連線。
  • 傳輸層的PDU被稱為Segment(段)

TCP和UDP

網路層

  • 傳輸層負責建立主機之間程序與程序之間的連線,而網路層則負責資料從一臺主機外一臺主機之間的傳遞。
  • 網路層的PDU被稱為Packet(包)。

網路層協議工作過程

資料鏈路層

  • 資料鏈路層位於網路層和物理層之間,可以向網路層的IP、IPv6等協議提供服務。資料鏈路PDU被稱為Frame(幀)。
  • 乙太網(Ethernet)是最常見的資料鏈路層協議

乙太網和Mac地址

物理層

  • 資料到達物理層之後,物理層會根據物理介質的不同,將數字訊號轉換成光訊號、電訊號或者是電磁波訊號。
  • 物理層的PDU被稱為位元流(Bitstream)

常見傳輸介質

⭐⭐⭐⭐⭐【重點知識點】:
PDU:是 Protocol Data Unit 的縮寫,即協議資料單元。在計算機網路中,PDU 是指在不同層次的 OSI 參考模型或 TCP/IP 模型中,用於在各層之間傳遞資料和控制資訊的資料單位。
在 OSI 參考模型中,每個層次都有其特定的 PDU,如:
  • 物理層(Layer 1): 物理層的 PDU 是位元(Bit)。
  • 資料鏈路層(Layer 2): 資料鏈路層的 PDU 是幀(Frame)。
  • 網路層(Layer 3): 網路層的 PDU 是資料包(Packet)或分組(Datagram)。
  • 傳輸層(Layer 4): 傳輸層的 PDU 是報文段(Segment)或使用者資料報(UDP Datagram)。
  • 會話層、表示層和應用層(Layer 5-7): 這些層次的 PDU 分別是會話資料、表示資料和應用資料。
在 TCP/IP 模型中,PDU 更常用於描述在 TCP/IP 協議棧中各層之間傳遞的資料單元,如:
  • 資料鏈路層: PDU 是(Frame)。
  • 網路層: PDU 是資料包(Packet)或 IP 資料報(IP Datagram)。
  • 傳輸層: PDU 是報文段(Segment)或使用者資料報(UDP Datagram)。

傳送方資料封裝

中間網路資料傳輸

接收方資料解封裝

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