OSI模型和网络协议简介

一、OSI七层模型

1.1什么是OSI七层模型？

我们需要了解互联网的本质是一系列的网络协议，这个协议就叫做OSI协议（开放系统互联(Open System Interconnection）），它是由ISO（国际标准化组织）定义的。

那么对于OSI，人们按照功能不同，分工不同，人为的将OSI的分为七层。实际上这七层是并不存在的，也就是说没有这些概念，而我们今天提到的七层概念，只是人为的划分而已。目的只是为了让大家更好地理解这些都是用来做什么的。

1.2这个网络模型究竟是干什么呢？

简而言之就是进行数据封装的，同时是一个标准，所有人参照这个标准来设计

我们平常使用的程序（或者说软件）一般都是通过应用层来访问网络的，程序产生的数据会一层一层地往下传输，直到最后的网络接口层，就通过网线发送到互联网上去了。数据每往下走一层，就会被这一层的协议增加一层包装，等到发送到互联网上时，已经比原始数据多了四层包装。整个数据封装的过程就像俄罗斯套娃。

当另一台计算机接收到数据包时，会从网络接口层再一层一层往上传输，每传输一层就拆开一层包装，直到最后的应用层，就得到了最原始的数据，这才是程序要使用的数据。

给数据加包装的过程，实际上就是在数据的头部增加一个标志（一个数据块），表示数据经过了这一层，我已经处理过了。给数据拆包装的过程正好相反，就是去掉数据头部的标志，让它逐渐现出原形。

• 数据封装过程
  

封装（L7-L1向下封装）
上层数据 应用层

翻译、压缩 表示层

建立会话 会话层

定义传输工规则（TCP）：上层数据封装协议 传输层

封装IP头部（PC1-IP、PC2-IP） 网络层

封装MAC头部（PC1-M、PC2-M） 数据链路层

二进制数据、物理传输 物理

• 数据解封装过程

二、TCP/IP协议

目前实际使用的网络模型是 TCP/IP 模型，它对 OSI 模型进行了简化，只包含了四层，从上到下分别是应用层、传输层、网络层和链路层（网络接口层），每一层都包含了若干协议。

TCP/IP 模型包含了 TCP、IP、UDP、Telnet、FTP、SMTP 、HTTP、Telnet等上百个互为关联的协议，其中 TCP 和 IP 是最常用的两种底层协议，所以把它们统称为“TCP/IP 协议族”。

三、常见协议

常见的有以下几种协议

(1)HTTP协议（超文本传输协议）属于TCP/IP协议家族中的一员。HTTP协议属于应用层。

(2)HTTPS协议（安全超文本传输协议）

(3)TCP协议（传输控制协议） 主要用于网间传输的协议，分割处理报文并把结果包传到IP层，并接收处理IP曾传到的数据包

(4)IP协议（网络互连协议）

(5)FTP协议（文件传输协议）

(6)SMTP协议（简单邮件传输协议）

(7)Telnet协议 Telnet是TCP/IP中的一种应用协议，可以为终端仿真提供支持。

还有其他，大家可以遇到时自行查找。

四、物联网通信协议以及MQTT

4.1 物联网七大通信协议

物联网七大通信协议是：REST/HTTP(松耦合服务调用）、CoAP协议、JMS、XMPP协议（即时通信）、AMQP协议（互操作性）、DDS协议（高可靠性、实时）、MQTT协议（低带宽）。

1、REST即表述性状态传递，是基于HTTP协议开发的一种通信风格。主要为了简化互联网中的系统架构，快速实现客户端和服务器之间交互的松耦合，降低了客户端和服务器之间的交互延迟。

2、CoAP (Constrained Application Protocol)，受限应用协议，应用于无线传感网中协议。它适用于在资源受限的通信的IP网络。

3、JMS (Java Message Service)，即消息服务，这是JAVA平台中著名的消息队列协议。Java消息服务应用程序接口，是一个Java平台中关于面向消息中间件（MOM)的API，用于在两个应用程序之间，或分布式系统中发送消息，进行异步通信。

4、XMPP(Extensible Messaging and Presence Protocol)可扩展通讯和表示协议，一个开源形式组织产生的网络即时通信协议。

5、AMQP(Advanced Message Queuing Protocol)，先进消息队列协议，用于业务系统例如PLM，ERP，MES等进行数据交换。

6、DDS(Data Distribution Service for Real-Time Systems)，面向实时系统的数据分布服务。

7、MQTT (Message Queuing Telemetry Transport )，消息队列遥测传输，由IBM开发的即时通讯协议，相比来说比较适合物联网场景的通讯协议。

目前，MQTT 已逐渐成为 IoT 领域最热门的协议，也是国内外各大物联网平台最主流的传输协议，阿里云 IoT 物联网平台很多设备都是通过
MQTT 接入。

4.2 MQTT特性

MQTT协议是为大量计算能力有限，且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议，它具有以下主要的几项特性：

• 使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，解除应用程序耦合；
• 对负载内容屏蔽的消息传输；
• 使用 TCP/IP 提供网络连接；
• 有三种消息发布服务质量：
• 小型传输，开销很小（固定长度的头部是 2 字节），协议交换最小化，以降低网络流量；
• 使用 Last Will 和 Testament 特性通知有关各方客户端异常中断的机制。