本章主要介绍常用的协议 OSI、TCP／IP、HTTP 和 HTTPS。
学习目标：
■ 掌握 OSI 参考模型
■ 掌握 TCP／IP 协议
■ 掌握 HTTP、HTTPS 协议
OSI（Open System Interconnection）参考模型是 1979 年由国际标准化组织（ISO）制定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系，一般称为 OSI 参考模型或七层模型，如图 7-1 所示。它是一个七层的、抽象的模型，不仅包括一系列抽象的术语或概念，也包括具体的协议。
图 7-1 OSI 参考模型
在这里简单介绍一下 OSI 的七层模型：
物理层是 OSI 参考模型的第一层，处于最底层，是 OSI 分层结构体系中最重要的一层。它是建立在传输媒介基础上，主要负责两台设备之间真正的数据传输工作，通过比特（bit）进行传输物理接口信息、电气特性等。其主要功能是为数据端设备提供传送数据通路和传输数据。
常见的物理层设备有：网卡、网线、光纤、集线器、中继器、串口等，其典型的协议有 RS232C、RS449／422／423
数据链路层是 OSI 参考模型的第二层。数据链路层主要是在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层主要的作用是对物理地址 mac 寻址，将网络层传输的数据封装为可被物理层接受的帧 frame，流量控制以及负责数据进行检错、重发和修正工作等。
数据链路层的典型设备有：二层交换机、网桥，其典型的协议有：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。
网络层是 OSI 参考模型的第三层。其主要任务就是将网络地址 IP 翻译成物理地址，并决定通过哪些路径来实现数据传输。
网络层的主要设备就是路由器或普通交换机，其典型的协议包括：IP、IPX、IGP 等。
传输层是 OSI 参考模型的第四层，也是 OSI 模型中最核心的。主要功能是从会话层接收数据，并把数据传送给网络层。在传输前要确定传输协议，以及对数据进行错误检测，传输中进行流量监控，最终为会话提供可靠的、无误的数据传输。
传输层典型的协议包括：TCP、UDP、SPX 等。
传输层是 OSI 参考模型的第五层，它的数据传送单位统称为报文。主要功能是建立应用之间的通信链接，确定是否需要传输。除此之外，它还进行维持会话，并使会话获得同步以及对会话连接的管理、恢复与释放。
表示层是 OSI 参考模型的第六层，是数据的表现形式（如 ASCII、GB2312、JPG 等）。其主要功能是对数据进行加密、解密以及数据的压缩、解压。除此之外，还对不同的图片和文件格式进行编码和解码。
应用层是 OSI 参考模型的第七层，也是 OSI 模型中的最高层。主要功能为应用程序提供服务，来实现用户之间的信息交换。其典型的协议包括：用于 Web 的 HTTP 协议、HTTPS 协议，用于传输文件的 FTP 协议，用于 Email 的 IMAP 以及网络协议 Telnet、SNMP 等。
传输控制协议／互联网协议（Transmission Control Protocol／Internet Protocol，简称 TCP／IP）是一个真正的开放系统，它被称作为 Internet 的基础，主要由传输层的 TCP 协议和网络层的 IP 协议组成。TCP／IP 起源于 20 世纪 60 年代末美国政府资助的研究项目，到 20 世纪 90 年代已发展成为计算机之间最常用的组网形式。
TCP／IP 是一组不同层次上的多个协议的组合，它采用了四层协议进行分层，每一层分别负责不同的通信功能，如图 7-2 所示。
链路层，有时也称作数据链路层或网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。常见的协议有以太网、IEEE802.2／802.3、SLIP（Serial Line Internet Protocol）串行线路网际协议、HDLC（High-level Data Link Control）点到多点的通用协议、PPP（Point-to-Point Protocol）点到点协议等。
在 TCP／IP 协议族中，链路层主要完成以下 3 个目的：
1）为 IP 模块发送和接收 IP 数据报；
2）为 ARP 模块发送 ARP 请求和接收 ARP 应答；
3）为 RARP 发送 RARP 请求和接收 RARP 应答。
网络层，有时也称作互联网层，它主要处理分组在网络中的活动。在 TCP／IP 协议族中，该层协议包括 IP（Internet Protocol）网际协议、ICMP（Internet Control Message Protocol）控制报文协议、IGMP（Internet Group Management Protocol）组管理协议、ARP（Address Resolution Protocol）地址转换协议、RARP（Reverse ARP）反向地址转换协议。
IP 地址，在互联网上每一个接口必须有一个唯一的 IP 地址，IP 地址长 32bit，这些 32 位的地址通常写成四个十进制的数，其中每个整数对应一个字节。这种表示方法称作「点分十进制表示法（Dotted decimal notation）」。IP 地址具有一定的结构，五类不同的互联网地址格式，如图 7-3 所示。
图 7-3 五类 IP 地址
IP 地址层主要负责接收由链路层发来的数据包，再将数据包发送到传输层；反之也可以把从传输层接收来的数据包传送到链路层。IP 层的数据包是最不可靠的。
传输层主要为两台终端上的应用程序提供端到端的通信。在 TCP／IP 协议族中，有两个互不相同的传输协议：TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议和 UDP（User Dat-agram protocol）用户数据报协议。
1）TCP：是一种端对端的、面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议。每一次 TCP 在连接建立时需要经过三次握手（three-way handshake）。
TCP 主要用来确认数据包的发送并添加序号机制，对发送的数据包进行校验，从而保证数据包在传输过程中的可靠性；同时还可以测试所接受数据包的完整性，保证数据包不出现丢失或者是次序错乱。
接下来看一下建立连接时三次握手的过程，如图 7-4 所示。
图 7-4 建立连接-三次握手
第一次握手：客户端发送一个 SYN 指明客户端打算连接的服务器的端口，以及初始序号（ISN 随时间而变化）。服务器由 SYN 得知客户端要求建立连接。
第二次握手：服务器在收到建立连接的请求后，给客户端发回包含服务器的初始序号作为应答，同时将客户端的 ISN 加 1 以对 SYN 进行确认请求 ack。
第三次握手：客户端必须进行确认序号，为服务器的 ISN 加 1 以对服务器进行确认。若正确，再次发送确认后的 ISN 与 ack 加 1，服务器收到再次确认后，连接建立成功。
当数据传送完成后，进行释放连接，此时需要经过四次挥手，如图 7-5 所示。
第一次挥手：客户端发送 FIN 和序列，用来关闭从客户端到服务器的数据传送，此时客户端进入等待关闭状态。
第二次挥手：服务器收到客户端发送的 FIN 后，设置客户端序列加 1，用来确认序号，此时服务器进入半关闭状态（服务器需要时间准备）。
第三次挥手：服务器发送 FIN，用来关闭从服务器到客户端的数据传送，此时服务器进入最后的关闭状态（未完全释放，只是关闭了应用程序）。
图 7-5 释放连接-四次挥手
第四次挥手：客户端收到服务器发送的 FIN 后，设置服务器序号加 1，用来确认序号，此时客户端进入等待中断时间，服务器收到确认信息后，完成 TCP 的连接释放。
2）UDP：传输方式与 IP 类似，同样都是以数据包的方式传输。与之不同的是，IP 协议是通过 IP 地址进行传输，没有端口，而 UDP 协议实现了端口。UDP 是一种一对一（一对多的）、无连接的、不可靠的、基于数据包的传输层协议。
由于它是无连接的，所以传输速度很快，如果一方数据包丢失，另一方只能无限等待。通常应用程序使用广播和多播时只能用 UDP 协议。
应用层负责处理特定的应用程序细节，包括的高层协议有：HTTP（Hyper Text Transfer Protocol）超文本传输协议、Telnet（TELecommunications NETwork）虚拟终端协议、FTP（File Transfer Protocol）文件传输协议、SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）电子邮件传输协议、DNS（Domain Name Service）域名服务等。
应用层包含了 OSI 参考模拟中应用层、表示层和会话层三层，在 TCP／IP 协议族中，该层将所有与应用层相关的功能整合在一起，通过相关的应用协议，为用户的应用程序提供通信服务。
下面通过应用程序的实例，来进一步了解 TCP／IP 协议的传输过程，如图 7-6 所示。
OSI 参考模型与 TCP／IP 模型的关系，见表 7-1。
表 7-1 OSI 参考模型与 TCP／IP 模型的关系
图 7-6 TCP／IP 传输过程
原文：https://www.cnblogs.com/MarlonKang/p/13595529.html