OSI七层模型

OSI七层模型传输过程

当你在微信上发送一句“你吃了吗”时，这条消息会经历一个从你的手机到接收者手机的复杂旅程。这个过程涉及到网络通信中的七层模型，即OSI（开放系统互连）模型。每一层都有特定的功能，并且在这个过程中，信息会被逐步封装成适合网络传输的形式。等到达目的地后，再一层层解开，最终呈现给接收者。

一、OSI七层模型简介：

1. 物理层 - 负责定义物理连接的电气、机械、过程和功能特性，如电压水平、电缆规格等。
2. 数据链路层 - 处理节点间的直接通信，确保数据正确无误地从一个节点传送到另一个节点，使用MAC地址来识别设备。
3. 网络层 - 负责数据包的路由选择，确保数据能够通过最佳路径从源点传送到目的点，使用IP地址进行寻址。
4. 传输层 - 提供端到端的数据传输服务，保证数据的完整性和顺序，常用的协议有TCP和UDP。
5. 会话层 - 建立、管理和终止应用程序之间的会话。
6. 表示层 - 处理数据的格式化、加密和压缩等，确保数据以正确的格式传输。
7. 应用层 - 直接与用户交互的应用程序接口，比如电子邮件、文件传输、即时通讯等。

二、 发送过程：

假设你在微信中输入了“你吃了吗”，并点击发送按钮。

1. 应用层 - 微信应用将你的消息转换为一种标准格式，可能还会进行加密处理，以便保护你的隐私。
2. 表示层 - 这一步可能会对数据进行编码或压缩，确保数据在网络上传输时更加高效。
3. 会话层 - 建立一个会话，确保消息能够从你的设备正确地发送到对方的设备。
4. 传输层 - 使用TCP协议，将你的消息分割成多个小的数据包，并为每个数据包添加必要的控制信息，比如序列号，用于接收方重组原始消息。
5. 网络层 - 每个数据包都会被加上一个IP头部，包含源IP地址和目标IP地址，帮助路由器确定如何转发这些数据包。
6. 数据链路层 - 数据包被进一步封装成帧，添加源MAC地址和目标MAC地址，确保数据能够在本地网络内正确传递。
7. 物理层 - 最终，这些帧被转换成电信号或光信号，通过网络介质（如网线、光纤）发送出去。

三、 接收过程：

当这些信号到达接收者的设备时，整个过程会反过来：

1. 物理层 - 电信号或光信号被转换回数字信号。
2. 数据链路层 - 根据MAC地址判断是否是发给自己的数据帧，如果是，则去掉帧头，提取出数据包。
3. 网络层 - 根据IP地址判断是否是发给自己的数据包，如果是，则去掉IP头部，继续向上层传递。
4. 传输层 - 使用TCP协议检查数据包是否有丢失或错误，按正确的顺序重组原始消息。
5. 会话层 - 维护会话状态，确保消息的完整性和连续性。
6. 表示层 - 解码或解压数据，使其恢复到发送前的状态。
7. 应用层 - 微信应用读取解密后的数据，显示为你看到的消息：“你吃了吗”。

四、 完整数据转发流程

发送过程：

假设你在微信中输入了“你吃了吗”，并点击发送按钮。

1. 应用层

   • 协议：HTTP/HTTPS（用于Web应用）、WebSocket（用于实时通信）
   • 输入数据：你吃了吗
   • 处理：微信应用将这条消息转换为一种标准格式，并可能进行加密。
   • 输出数据：Encrypted(你吃了吗)

2. 表示层

   • 协议：MIME（多用途互联网邮件扩展）、TLS/SSL（传输层安全）
   • 输入数据：Encrypted(你吃了吗)
   • 处理：对数据进行编码或压缩，确保数据在网络上传输时更加高效。
   • 输出数据：Compressed(Encrypted(你吃了吗))

3. 会话层

   • 协议：SCTP（流控制传输协议）、RTP（实时传输协议）
   • 输入数据：Compressed(Encrypted(你吃了吗))
   • 处理：建立会话，确保消息能够从你的设备正确地发送到对方的设备。
   • 输出数据：SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))

4. 传输层

   • 协议：TCP（传输控制协议）、UDP（用户数据报协议）
   • 输入数据：SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))
   • 处理：使用TCP协议，将消息分割成多个小的数据包，并为每个数据包添加必要的控制信息，比如序列号。
   • 输出数据：TCPHeader + SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))

5. 网络层

   • 协议：IP（互联网协议）、ICMP（互联网控制消息协议）
   • 输入数据：TCPHeader + SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))
   • 处理：每个数据包都会被加上一个IP头部，包含源IP地址和目标IP地址。
   • 输出数据：IPHeader(Source: 192.168.1.1, Destination: 192.168.1.2) + TCPHeader + SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))

6. 数据链路层

   • 协议：Ethernet（以太网）、Wi-Fi（无线局域网）
   • 输入数据：IPHeader(Source: 192.168.1.1, Destination: 192.168.1.2) + TCPHeader + SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))
   • 处理：数据包被进一步封装成帧，添加源MAC地址和目标MAC地址。
   • 输出数据：FrameHeader(Source MAC: 00:1A:2B:3C:4D:5E, Destination MAC: 00:1F:2B:3C:4D:5E) + IPHeader(Source: 192.168.1.1, Destination: 192.168.1.2) + TCPHeader + SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))

7. 物理层

   • 协议：以太网物理层（如100BASE-TX）、光纤物理层
   • 输入数据：FrameHeader(Source MAC: 00:1A:2B:3C:4D:5E, Destination MAC: 00:1F:2B:3C:4D:5E) + IPHeader(Source: 192.168.1.1, Destination: 192.168.1.2) + TCPHeader + SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))
   • 处理：这些帧被转换成电信号或光信号，通过网络介质（如网线、光纤）发送出去。
   • 输出数据：电信号或光信号

接收过程（逆向）

1. 物理层

   • 协议：以太网物理层（如100BASE-TX）、光纤物理层
   • 输入数据：电信号或光信号
   • 处理：电信号或光信号被转换回数字信号。
   • 输出数据：FrameHeader(Source MAC: 00:1A:2B:3C:4D:5E, Destination MAC: 00:1F:2B:3C:4D:5E) + IPHeader(Source: 192.168.1.1, Destination: 192.168.1.2) + TCPHeader + SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))

2. 数据链路层

   • 协议：Ethernet（以太网）、Wi-Fi（无线局域网）
   • 输入数据：FrameHeader(Source MAC: 00:1A:2B:3C:4D:5E, Destination MAC: 00:1F:2B:3C:4D:5E) + IPHeader(Source: 192.168.1.1, Destination: 192.168.1.2) + TCPHeader + SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))
   • 处理：根据MAC地址判断是否是发给自己的数据帧，如果是，则去掉帧头，提取出数据包。
   • 输出数据：IPHeader(Source: 192.168.1.1, Destination: 192.168.1.2) + TCPHeader + SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))

3. 网络层

   • 协议：IP（互联网协议）、ICMP（互联网控制消息协议）
   • 输入数据：IPHeader(Source: 192.168.1.1, Destination: 192.168.1.2) + TCPHeader + SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))
   • 处理：根据IP地址判断是否是发给自己的数据包，如果是，则去掉IP头部，继续向上层传递。
   • 输出数据：TCPHeader + SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))

4. 传输层

   • 协议：TCP（传输控制协议）、UDP（用户数据报协议）
   • 输入数据：TCPHeader + SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))
   • 处理：使用TCP协议检查数据包是否有丢失或错误，按正确的顺序重组原始消息。
   • 输出数据：SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))

5. 会话层

   • 协议：SCTP（流控制传输协议）、RTP（实时传输协议）
   • 输入数据：SessionHeader + Compressed(Encrypted(你吃了吗))
   • 处理：维护会话状态，确保消息的完整性和连续性。
   • 输出数据：Compressed(Encrypted(你吃了吗))

6. 表示层

   • 协议：MIME（多用途互联网邮件扩展）、TLS/SSL（传输层安全）
   • 输入数据：Compressed(Encrypted(你吃了吗))
   • 处理：解码或解压数据，使其恢复到发送前的状态。
   • 输出数据：Encrypted(你吃了吗)

7. 应用层

   • 协议：HTTP/HTTPS（用于Web应用）、WebSocket（用于实时通信）
   • 输入数据：Encrypted(你吃了吗)
   • 处理：微信应用读取解密后的数据，显示为你看到的消息。
   • 输出数据：你吃了吗