OSI七层网络模型

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• OSI七层网络模型
  
  
  
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    • 物理层
    
    
    • 数据链路层
    
    
    • 网络层
    
    
    • 传输层
    
    
    • 会话层
    
    
    • 表示层
    
    
    • 应用层
    
    
    
    
  
  
  
  

互联网协议的逻辑层级

每层运行常见物理设备

物理层

数据链路层

数据链路层的由来：单纯的电信号0和1没有任何意义，必须规定电信号多少位一组，每组什么意思

数据链路层的功能：定义了电信号的分组方式

以太网协议：

1. 要有一块网卡，网卡上要有一个独一无二的地址（mac地址）


2. 一组电信号组成一个数据包，叫做 “帧”


3. 每一帧分成两部分：1.报头（head）2.数据（data）

head（固定18个字节）包含：

发送者（源地址）：6个字节

接收者（目标地址）：6个字节

数据类型：6个字节

data（最短46字节，最长1500字节）

数据包的具体内容

head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送

mac地址：

每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址，长度为48位2进制，通常由12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号）

广播

让所有的其它计算机都能接收到你的数据包，其它计算机要根据报头（head）来判断，这个数据是不是发送给自己的（缺点是容易造成网络风暴，降低通信效率）

网络层

网络层由来：有了internet、mac地址、广播的发送方式，世界上的计算机就可以彼此通信了，问题是世界范围的互联网是由

一个个彼此隔离的小的局域网组成的，那么如果所有的通信都采用以太网的广播方式，那么一台机器发送的包全世界都会收到，

这就不仅仅是效率低的问题了，这会是一种灾难

网络层的功能：引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址

IP协议：

规定网络地址的协议叫ip协议，它定义的地址称之为ip地址，广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示

ip地址：（点分十进制）范围0.0.0.0.0-255.255.255.255

一个IP地址分为两部分：

1. 网络位：标识子网


2. 主机位：标识主机

在不在同一网段，取决于（IP地址+子网掩码）

10.0.0.0/255.255.255.0

ip和子网掩码之间的运算：AND（按位与运算）符号：& 1&1=1 1&0=0 0&0=0

&&：逻辑与运算

ip数据包

ip数据包也分为head和data部分，无须为ip包定义单独的栏位，直接放入以太网包的data部分

head：长度为20到60字节

data：最长为65,515字节。

而以太网数据包的”数据”部分，最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过了1500字节，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送了。

以太网头+报头+数据

arp协议：地址映射协议 （广播的方式发送数据包，获取目标主机的mac地址）

IP地址绑定在Mac地址上

1.首先通过ip地址和子网掩码区分出自己所处的子网

2.分析172.16.10.10/24与172.16.10.11/24处于同一网络(如果不是同一网络，那么下表中目标ip为172.16.10.1,通过arp获取的是网关的mac)

3.这个包会以广播的方式在发送端所处的子网内传输，所有主机接收后拆开包，发现目标ip为自己的，就响应，返回自己的mac

传输层

传输层的由来：以太网层的mac帮我们找到主机，网络层的ip帮我们区分子网，然后大家使用的都是应用程序，你的电脑上可能同时开启微信、爱奇艺、等多个应用程序，

那么我们通过ip和mac找到了一台特定的主机，如何标识这台主机上的应用程序，答案就是端口，端口即应用程序与网卡关联的编号。

传输层的功能：建立端口到端口的通信

端口范围：0-65535，0-1023为系统占用端口

tcp协议：

可靠传输，TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP的数据包长度不会超过ip数据包的长度，以确保耽搁TCP数据包不必再分割

udp协议：

不可靠传输，”报头”部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。

三次握手的过程

数据传输的过程

四次挥手的过程

TCP协议的11种状态

三次握手中：

1.SYN_SENT

2.LISTEN

3.SYN_REVD

4.ESTABLISHED

四次挥手中：

1.FIN_WAIT_1

2.CLOSE_WAIT

3.FIN_WAIT_2

4.LAST_ACK

5.TIME_WAIT（TIME_WAIT多，证明服务器上有大并发）

关闭状态：

1.CLOSED（被动关闭端在接收到ack包后，进入CLOSED状态关闭TCP连接）

2.CLOSING（客户端和服务端同时发起断开连接）

端口映射：

会话层

会话层主要三大功能：

1.建立会话：A、B两台网络设备之间要通信，要建立一条会话供他们使用，在建立会话的过程中也会有身份验证，权限验证等环节；

2.保持会话：通信会话建立后，通信双方开始传递数据，当数据传递完成后，OSI会话层不一定会立刻将两者这条通信会话断开，它会根据应用程序和应用层的设置对该会话进行维护，在会话维持期间两者可以随时使用这条会话传输局；

3.断开会话：当应用程序或应用层规定的超时时间到期后，OSI会话层才会释放这条会话。或者A、B重启、关机、手动执行断开连接的操作时，OSI会话层也会将A、B之间的会话断开。

表示层

表示层主要三大功能：

1.内码转换

2.压缩与解压缩

3.加密与解密。

应用层

应用层由来：用户使用的都是应用程序，均工作于应用层，互联网是开放的，大家都可以开发自己的应用程序，数据多种多样，必须规定好数据的组织形式

应用层功能：规定应用程序的数据格式。

例：TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了”应用层”。

以太网封装过程：