本文介紹了OSI七層模型的概念和說明，采用 TCP/IP 的四層模型來講。理解 TCP/IP 四層框架是學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)協(xié)議的基礎(chǔ)。

TCP/IP模型

OSI 七層模型是一個理論參考模型，將網(wǎng)絡(luò)通信劃分為七個層次，每一層都有特定的功能。分為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層。

TCP/IP 協(xié)議模型，將網(wǎng)絡(luò)通信劃分為四個層次，每一層都有特定的功能。分為：網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層。

OSI 模型每一層的作用：

第 7 層：應(yīng)用層

為應(yīng)用程序提供服務(wù)并規(guī)定應(yīng)用程序中通信相關(guān)的細(xì)節(jié)。包括文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)程登錄（虛擬終端）等協(xié)議。

比喻

想打電話還是想發(fā)郵件，還是想傳遞東西。每個任務(wù)都要用到不同工具

作用域

針對特定應(yīng)用的協(xié)議。

傳輸信息

數(shù)據(jù)：應(yīng)用程序數(shù)據(jù)

功能描述

電子郵件–電子郵件協(xié)議

遠(yuǎn)程登錄–遠(yuǎn)程登錄協(xié)議

文件傳輸–文件傳輸協(xié)議

主要協(xié)議

HTTP、FTP、SMTP、DNS、MudBus、OPC、CoAP、

第 6 層：表示層

將應(yīng)用處理的信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母袷剑驅(qū)碜韵乱粚拥臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為上層能夠處理的格式。因此它主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。

具體來說，就是將設(shè)備固有的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)傳輸格式。不同設(shè)備對同一比特流解釋的結(jié)果可能會不同。因此，使它們保持一致是這一層的主要作用。

比喻

通訊的雙方說什么語言，說中文還是英文呀。

作用域

設(shè)備固有數(shù)據(jù)格式和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換

傳輸信息

數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)表示形式

功能描述

接收不同表現(xiàn)形式的信息，如文字流、圖像、聲音等。

A 語言–標(biāo)準(zhǔn)語言（網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)格式）–B 語言

主要協(xié)議

表示層雖然沒有像傳輸層或網(wǎng)絡(luò)層那樣廣為人知的專門協(xié)議，但它支持的功能和服務(wù)是通過各種標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議實現(xiàn)的。例如，文本和圖像文件的編碼標(biāo)準(zhǔn)(ASCI、Unicode、JPEG、GIF等)，以及數(shù)據(jù)壓縮和加密協(xié)議(如TLS/SSL的加密功能)都是表示層處理的范疇。

第 5 層：會話層

負(fù)責(zé)建立和斷開通信連接（數(shù)據(jù)流動的邏輯通路)，以及數(shù)據(jù)的分割等數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的管理。

比喻

郵件已經(jīng)寫好了，什么時候發(fā)送，什么時候接收。

作用域

通信管理。負(fù)責(zé)建立和斷開通信連接(數(shù)據(jù)流動的邏輯通路)管理傳輸層以下的分層。

傳輸信息

數(shù)據(jù)：會話信息

作用描述

應(yīng)用和應(yīng)用之間建立會話。何時建立連接，何時斷開連接以及保持多久的連接?

主要協(xié)議

在 OS1模型Q中，會話層并沒有像傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層那樣有明確定義的協(xié)議，而是依賴于各種應(yīng)用程序特定的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)其功能。

第 4 層：傳輸層

起著可靠傳輸?shù)淖饔?。只在通信雙方節(jié)點上進(jìn)行處理，而無需在路由器上處理。

比喻

交警，保護(hù)數(shù)據(jù)的傳輸。接線員，讓雙方能夠接上頭。

作用域

管理兩個節(jié)點”之間的數(shù)據(jù)傳輸。負(fù)責(zé)可靠傳輸(確保數(shù)據(jù)被可靠地傳送到目標(biāo)地址)。

傳輸信息

段（Segments，TCP）/數(shù)據(jù)報（Datagrams，UDP）

作用描述

建立連接、傳送數(shù)據(jù)、斷開連接的過程管理。

主要協(xié)議

TCP、UDP。

第 3 層： 網(wǎng)絡(luò)層

將數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥繕?biāo)地址。目標(biāo)地址可以是多個網(wǎng)絡(luò)通過路由器連接而成的某個地址。因此這一層主要負(fù)責(zé)尋址和路由選擇。

比喻

寄件人找到收件人所在的小區(qū)。

作用域

地址管理與路由選擇。

傳輸信息

數(shù)據(jù)包，包分組。

作用描述

數(shù)據(jù)經(jīng)過哪個路由傳遞到目標(biāo)地址。

主要協(xié)議

IP、ICMP、IGMP、ARP、RARP。

第 2 層：數(shù)據(jù)鏈路層

負(fù)責(zé)物理層面上互連的、節(jié)點之間的通信傳輸。例如與1個以太網(wǎng)相連的2個節(jié)點之間的通信。

將0、1序列劃分為具有意義的數(shù)據(jù)幀傳送給對端（數(shù)據(jù)幀的生成與接收）。

比喻

寄件人找到收件人唯一的收件地址。

作用域

互連設(shè)備之間傳送和識別數(shù)據(jù)幀。

傳輸信息

數(shù)據(jù)幀，經(jīng)過封裝的比特流

作用描述

數(shù)據(jù)幀與比特流之間的轉(zhuǎn)換

主要協(xié)議

NFC、藍(lán)牙、RFID、2G、3G、4G、5G、NB-IoT、zigbee、Wi-Fi、Z-wave、LoRa、USB、RS232、RS485、以太網(wǎng)

第 1 層： 物理層

比特流與電子信號之間的切換。

比喻

發(fā)電磁波，0、1 編碼。

作用域

以“0”“1”代表電壓的高低、燈光的閃滅。界定連接器和網(wǎng)線的規(guī)格。

傳輸信息

比特流，0 和 1。

作用描述

負(fù)責(zé)0、1比特流（0、1序列） 與電壓的高低、光的閃滅之間的互換。

主要設(shè)備

調(diào)制解調(diào)器、無線電、光纖。這里就不是協(xié)議了。在 TCP/IP 七層模型，這一層與數(shù)據(jù)鏈路層合并了。

OSI 七層協(xié)議表格

后記

這是開篇，寫介紹 OSI 七層模型。之后幾篇會講每一層模型對應(yīng)的主流協(xié)議，會采用 TCP/IP 的四層模型來講。大家也看出來了，上三層的協(xié)議可以歸位一大類，分小類不好分，下二層也是這樣。

理解 TCP/IP 四層框架是學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)協(xié)議的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)協(xié)議是做好物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)接入、監(jiān)控、報警、下控、運(yùn)維、數(shù)據(jù)分析、智控的基礎(chǔ)。

接下來幾篇會寫：物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入篇-網(wǎng)絡(luò)接口層的協(xié)議（2）、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入篇- 網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)傳輸層協(xié)議（3）、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入篇- 應(yīng)用層協(xié)議（4）、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入篇- 物聯(lián)網(wǎng)硬件（5）……

我閱讀了大量的書籍和文章，匯總出了 TCP/IP 四層框架的主要協(xié)議、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的主要協(xié)議。工作量之大，超出預(yù)期。我看了 B 站《希賽關(guān)于軟考網(wǎng)絡(luò)工程師的全套視頻教程》，看了《圖解 TCP/IP》，看了大量的文章和視頻。又結(jié)合之前的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的從業(yè)經(jīng)驗，整理出來這篇文章。

期望大家的鼓勵與支持，歡迎大家交流。