盘它！OSI参考模型，TCP/IP以及3GPP规范

时间 2020-10-22

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OSI参考模型，TCP/IP以及3GPP规范

一：理解OSI分层思想和TPC/IP

1.1：分层思想

分层思想
web

1.2：应用场景

甲某经过计算机的电脑端微信给乙某发了两个字“你好”算法

1.2.1：经过每层的数据传输将“你好”如何输出

应用层shell

最直观的理解就是人机交互界面，或者说是系统程序窗口。甲某将“你好”两个字输入电脑微信软件。数据库

表示层
计算机如何处理“你好”两个字？答案就是“翻译”！人类有人类的语言，计算机也有本身的语言。计算机是不懂汉语的，但它会识别二进制的 0 和 1 ，那么甲某在计算机的微信上打了“你好”这两个字，计算机接收到后开始经过二进制转换成本身的语言。这一步就是翻译，固然，表示层还有其余的功能，例如安全加密，压缩等。数组

会话层
计算机知道你要发送的东西以后，就须要准备发送了。那么，第一步就是要找到对方（乙某），并和对方创建会话关系。直接理解：会话属于软件层面，容许不一样机器上的用户之间创建会话关系。安全

传输层
传输层可理解为是同一个软件中的两个端口进行数据传输。我用微信发送的消息，你也须要用微信来接收。那么就是电脑端微信用户之间的传输。服务器

网络层
传输层已经准备就绪了，但是咱们知道微信用户千千万，甲某和乙某中间还存在不少的其余用户，咱们怎么实现贾某的文字就能准确的发送到乙某的微信上呢？这就是须要网络层的 IP 地址了。只要知道了乙某的 IP 地址，就能够选择最佳路径进行准确的数据传输了。微信

数据链路层
网络层接收到数据后须要继续往下传输，须要使用工具，就是数据链路层的网卡，继续进行传输。网络

物理层
数据到达物理层后，变成信号传输，经过bit流。
数据到达目标主机后，开始进行一个逆向的过程。
即数据到达对方主机后，从物理层传输到数据链路层–网络层–传输层–会话层–表示层–应用层。
此时，数据到达乙某的电脑，乙某就能够看到甲某发送的“你好”两个字了。架构

1.3：OSI七层参考模型模型和TCP/IP模型

1.4:TCP/IP vs OSI模型

值得注意的是，OSI参考模型没有考虑任何-组特定的协议，所以OSI更具备通用性。而TCP/IP参考模型与TCP/IP协议簇吻合得很好，虽然该模型不适用于其余任何协议栈，但现在的网络多以TCP/IP协议簇做为基础，这使得在分层设计上没有过多考虑协议的OSI分层理念，因此没有普遍地应用于实际工做中。相反，人们更多地应用TCP/IP分层模型在实际工做中分析问题、解决问题。

1.5:TCP/IP协议族的组成

二：对于数据的传输过程从而更快的熟悉OSI

2.1：每层所进行传输的数据单元

2.2：数据如何进行封装的

因每一层的传输数据单元不一样，因此须要封装TCP报文头部，以此使下一层可以看懂识别。

应用层：数据被“翻译”为网络世界使用的语言—二进制编码数据

传输层：上层数据被分割成小的数据段，并为，每一个分段后的数据封装TCP报文头部

网络层：上层数据被封装上新的报文报文头部—IP头部

数据链路层：上层数据被封装一个MAC头部，其内部有一个关键的字段信息—MAC地址（物理地址）

它由一组48位的二进制数组成

物理层：不管以前封装的报文头部仍是上层的数据信息都是由二进制数组成的，在物理层，将这些二进制数字组成的比特流转换成电信号在网络上传输

2.3：数据如何进行解封装

物理层：首先将电信号转换成二进制数据，并将数据送至数据链路层。

数据链路层：将查看目标MAC地址，判断其是否与本身的MAC地址吻合，并据此完成后
续处理。若是数据报文的目标MAC地址就是本身的MAC地址，数据的MAC头部将被“拆掉”，并将剩余的数据送至上一层:若是目标MAC地址不是本身的MAC地址，对于终端设备来讲，它将会丢弃数据。

网络层：目标IP地址将被核实是否与本身的IP地址相同，从而肯定是否送至上一层。

传输层：首先要根据TCP头部判断数据段送往哪一个应用层协议或应用程序，而后将以前被分组的数据段重组。

应用层：这些二进制数据将经历复杂的解码过程，以还原成发送者所传输的最原始的信息。

三:深刻理解OSI

第一层：物理层
是参考模型的最低层。该层是网络通讯的数据传输介质，由链接不一样结点的电缆与设备共同构成。主要跟功能是：利用传输介质为数据链路层提供物理链接，负责处理数据传输并监控数据出错率，以便数据流的透明传输。传输数据的单位是比特（Bits）

机械性能：接口的形状，尺寸的大小，引脚的数目和排列方式等；

电气性能：接口规定信号的电压、电流、阻抗、波形、速率好平衡特性等；

工程规范：接口引脚的意义、特性、标准。

工做方式：肯定数据位流的传输方式，如：半双工、全双工等。

物理层协议：美国电子工业协会（EIA）的RS232/RS422/RS423等；

国际电报电话咨询委员会（CCITT）的X.25/X.21等；

物理层的数据单位是位（BIT），典型设备时集线器HUB。

这主要是和硬件有关，与软件关系不大。

第二层：数据链路层
是参考模型的第二层。主要功能是：在物理层提供的服务基础上，在通讯的实体间创建数据链路链接，传输的数据单位是“帧”，并采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。

链路层屏蔽传输介质的物理特征，使数据可靠传送。

内容包括介质访问控制、链接控制、顺序控制、流量控制、差错控制和仲裁协议等。

链路层协议有：协议有面向字符的通信协议（PPP）和面向位的通信协议（HDLC）。

仲裁协议：CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)、Token Bus、Token Ring

链路层数据单位是帧，实现对MAC地址的访问，典型设备是交换机SWITCH。

第三层：网络层
是参考模型的第三层。主要功能是：为数据在节点之间传输建立逻辑链路，经过路由选择算法为分组经过通讯子网选择最适当的路径，以及实现拥塞控制、网络互连等功能。

网络层管理链接方式和路由选择。

链接方式：虚电路和数据报服务。

虚电路是面向链接的，数据通信一次路由，经过会话创建的一条通路。数据报是非链接的，每一个数据报都有路由能力。网络层的数据单位是包，使用的是IP地址，典型设备时路由器Router。

这一层能够进行流量控制，但流量控制更多的是使用第二层或第四层。

第四层：传输层
是参考模型的第四层。主要功能是：向用户提供可靠地端到端服务，处理数据包错误、数据包次序，以及其余一些关键传输问题。传输层向高层屏蔽了下层数据通讯的细节。所以，它是计算机通讯体系结构中关键的一层。

提供端到端的服务，能够实现流量控制、负载均衡。

传输层信息包括端口、控制字和校验和。

传输层协议主要是TCP和UDP。

传输层位于OSI的第四层，这层使用的设备时主机自己。

第五层：会话层
是参考模型的第五层。主要功能是：负责维扩两个结点之间的传输链接，以便确保点到点传输不中断，以及管理数据交换等功能。

会话层主要内容时经过绘画进行身份验证、绘画管理和肯定通信方式。一旦创建链接，会话层的任务就是管理会话。

第六层：表示层
是参考模型的第六层。主要功能是：用于处理在两个通讯系统中交换信息的表示方法，主要包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。

表示层主要是解释通信数据的意义，如代码转换、格式变换等，使不一样的终端能够表示。

还包括加密与解密、压缩与解压等。

第七层：应用层
是参考模型的最高层。主要功能是：为应用软件提供了不少服务，好比文件服务器、数据库服务、电子邮件与其余网络软件服务。

应用层应该是直接面向用户的程序或服务，包括系统程序和用户程序，好比www、FTP、DNS、POP3和SMTP等都是应用层服务。

数据再发送时是数据从应用层至物理层的一个大包的过程，接收时是数据从物理层至应用层的一个解包过程。

从功能角度能够分为三组：1/2层解决网络通讯问题，3/4层解决传输问题，5/6/7层处理对应用进程的访问。

从控制角度可分为二组：1/2/3层是通讯子网，4/5/6/7是主机控制层。

四：了解OSI的历史

OSI模型最初是由于美国人的两台机器之间有进行通讯的需求。

需求1：
两个硬件之间如何进行通讯，具体就是一台发比特流，另外一台可以收到。因而就有了物理层：主要是定义设备标准，如网线的额接口类型、管线的接口类型、各类传输介质的传输速率等。它的主要租用是传输比特流，就是从1/0转化为电流强弱来进行传输，到达目的以后再转化为1/0，也就是咱们常说的数模转换。这一层的数据是比特。

需求2：
如今经过电线我能发数据流了，可是我仍是但愿能经过无线电波，经过其余介质来进行传输。而后我还要保证传输过去的比特流是正确的，须要由纠正错误的功能。

数据链路层：定义了如何让格式化数据进行传输，以及如何让控制对物理介质的访问。这一层一般还提供错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输。

需求3：
如今我能发正确的比特流数据到另外一台计算机了，可是当我发大量数据的时候，可能须要很长时间，例如：一个视频格式的，网络会中断好屡次，实际上，即便有了物理层和数据链路层，网络仍是常常中断，只是中断的时间是毫秒级别的。

那么，我还须要保证传输大量文件时的准确性。因而，我要对发出去的数据进行封装。就像发快递同样，一个个发送。

因而，发明了传输层（传输层在OSI模型中，是在网络层面上）。

好比TCP，是用于发送大量数据的，我发出去一万个包，另外一台电脑就须要告诉我是否接收到一万个包，若是缺乏3个包，就告诉我是第1001/234/8888个包丢了，那我再发一次。这样，就能保证对方把这个视频完整接收了。

例如UDP，适用于发送少许数据的。我发20个包出去，通常不会丢包，因此，我无论你收到多少，在多人互动游戏中，也常常受到UDP协议，由于通常都是简单的额信息，并且有广播的需求。若是用TCP，效率就会很低，由于它会不停地告诉主机我收到20个包，或者18个包，再发我两个！若是同时有1万台计算机都这样作，那么用TCP反而会下降效率，还不如用UDP，主机发出去就算了，丢几个包就卡一下，算了，下次再发包更新。

TCP协议是会绑定IP和端口的协议，下面会介绍IP协议。

需求4：
传输层是解决了打包的问题。可是若是我有多台计算机，怎么能找到我要发的那台？或者A要给F发信息，中间要通过B/C/D/E，可是中间还有好多节点，如K/J/Z/Y.我怎么选择最佳路径？这就是路由要作的事情。

因而，发明了网络层，也就是路由器，交换那些具备寻址功能的设备所实现的功能。这一层定义的是IP复制，经过IP地址寻址，因此产生了协议。

需求5：
如今已经可以给指定计算机发送正确的封装过的信息了，可是用户级别的体验并非很好？难道我每次都要调用TCP去打包，而后调用IP协议去找路由，本身去发？固然不行，因此咱们要创建一个自动收发包，自动寻址的功能。

因而发明了会话层。会话层的做用就是创建和管理应用程序之间的通讯。

需求6：
如今我能保证应用程序自动收发包和寻址了，可是我要用Linux给window发包，两个系统语法不一致，就像安装包同样，EXE不能在Linux下用，shell在window也也是不能直接运行的。

因而须要表示层，帮咱们解决不一样系统之间的通讯语法问题。

需求7：
如今全部必要条件都准备好了，咱们能够写个Android程序，web程序去实现需求吧。

五：5G协议

5.1:5G技术规范

5.1.1：关于3GPP

●3GPP:第三代合做伙伴计划，通讯行业标准化组织
●1998年12月成立

5.1.2：3GPP成员

●欧洲的ETSI(欧洲电信标准化委员会)
●日本的ARIB(无线行业企业协会)和TTC(电信技术委员会)
●中国的CCSA(中国通讯标准化协会)
●韩国的TTA(电信技术协会)
●北美的ATIS(世界无线通信解决方案联盟)
●印度的TSDSI(电信标准开发协会)

5.1.3：3GPP定义的5G技术规范，TS38系列的部份内容

●TS23.501: 系统整体介绍
●TS38.300:无线侧整体介绍
●TS38.401:无线侧架构
●TS38.211:物理信道结构
●TS38.104:基站射频要求

5.1.4：TS38系列下载地址

●https://www.3gpp.org/ftp/Specs/2017-12/Rel-15/38_ series/

5.2：3GPP定义的5G分为三大场景

➢加强型移动宽带(eMBB, Enhance Mobile Broadband)

按照计划可以在人口密集区为用户提供1Gbps用户体验速率和10Gbps峰值速率，在流量热点区域，可实现每平方千米数十Tbps的流量密度。

➢海量物联网通讯 (mMTC, Massive Machine Type Communication)

不只可以将医疗仪器、家用电器和手持通信终端等所有链接在一块儿，还能面向智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景，并提供具有超千亿

网络链接的支持能力。

Enhance Mobile Broadband)