HICA-OSI模型和TCP/IP模型
1.OSI，TCP/IP，五层协议参考模型：
2.OSI 七层模型：
概念：OSI / RM 开放式系统互联模型，参考模型。由国际标准化组织ISO在1979年提出的
作用：使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯，不同类型的主机实现数据传输
应用层：抽象语言的键入和键出（抽象语言<–>编码）
表示层：编码（ASCII编码，UTF-8编码等）<–>二进制
会话层：应用程序内部地址，区分程序内的各个会话；针对传输的每一种数据建立一条连接（防止不同数据直接按相互干扰）
控制层面：上三层
数据层面：下四层
传输层：
- 传输层是核心层
- 区分流量、定义数据传输方式，提供端口号
网络层：通过IP地址进行逻辑寻址（IP协议）
数据链路层：两个子层。逻辑链路控制层—LLC、介质访问控制层—MAC
物理层：定义了一些物理特性，传输和处理电信号
3.OSI 各层总结：
| 各层名称 | PDU | 功能 | 作用 |
|---|---|---|---|
| 应用层 | 报文 | 将抽象语言转为编码 | 提供各种应用服务，人机交互的接口 |
| 表示层 | 报文 | 将编码转为二进制 | |
| 会话层 | 报文 | ———- | 应用程序的内部地址，区分应用程序内的各个会话，针对每种数据建立虚连接 |
| 传输层 | 段 | ———- | 提供端口号，选择数据传输方式，区分流量，数据分段 |
| 网络层 | 包 | ———- | 通过IP地址进行逻辑寻址和逻辑编址 |
| 数据链路层 | 帧 | 将二进制转为电流 | 根据不同物理链路定义二层的封装协议，链路类型：局域网，广域网；LLC逻辑链路控制子层：描述上层使用的协议，保证本层传输的可靠性；MAC介质访问控制子层：提供二层地址，控制物理层 |
| 物理层 | 比特 | 传输电流 | 规定了一些物理特性：数据传输速率、传输模式、网络拓扑等、电气电压 |
4.OSI 模型分层详情：
4.传输层：
传输层是核心层
作用：
- 提供可靠的端-端连接与数据传输服务，应用到应用之间的传输
- 提供端口号，数据分段（受MTU限制 （MTU：最大传输单元，默认1500字节））
端口号：
- 作用：标识不同进程
- 由16位二进制组成，其中0保留
- 静态端口：1-1023，固定给网络上常见的某个协议使用
- TCP：6，UDP：7
- telnet：23，ftp：20/21，tfpt：69
- http：80，https：443（http+SSL）
- dns：53，dhcp：67（服务端）/68（客户端）
- RIP：520，OSPF：89
- 动态端口：1024-65535，某些协议自动随机生成的端口
- SPORT：源端口号，DPORT：目的端口号
数据传输单元：段
协议：TCP/UDP协议
5.网络层：
Internet协议–IP
数据传输单元：包
与IP协议有关的网络层协议：
- ARP：地址解析协议，通过对方的IP地址来获取对方的MAC地址
- RARP反地址解析协议：已知本地的MAC，通过对端来获取本地的IP地址
- ICMP网络控制报文协议：用来在网络设备间传递各种差错，控制，查询等信息，对于收集各种网络信息，诊断盒排除各种网络故障
- IGMP网际组管理协议：是用于管理网络协议多播组成员的一种通信协议
IP报文内容：
MTU（最大传输单元，在以太网中，MTU值为46~1500字节（IP报文头+IP分片））
IP报文头部：
- IP头部最小20字节，最大60字节
Version：版本号（4：IPv4,6：IPv6）
- DS Field：服务类型
IP Options：IP的可选项
- Time to Live：生存时间
Protocol：上一层所使用的协议
- Header Checksum：校验盒（验证完整性）
IP分片：
标识字段：作用相当于序号，假设给第一个分片的报文序号随机为X，则后续每个报文+1
标志位：3bit，0；DF；MF
- DF代表该报文是否被分片，0代表分片；1代表不分片
- MF代表该报文是否为最后一片报文，0代表最后一片；1代表后面还有报文
片偏移：（(分片开始位置-0) / 8）
- 表示一个相对位置
例题：
1
2
3
4
5
6一个数据段，5000字节；MTU，1500字节
分为了多个片，每一个报文片的标识字段，标志位和片偏移分别是多少
0 - 1479 1480 -
标识字段： X X+1
标志位： DF：0，MF：1 DF：0，MF：1
片偏移： 0 185
6.数据链路层：
- 数据传输单元：帧
- 逻辑链路控制层（LLC）：保障二层的传输可靠性
- 介质访问控制层（MAC）：控制物理层（二进制<–>电流（长波1短波0））
- 典型设备：交换机、网桥
- 链路类型
- 局域网—-以太网
- 广域网—-PPP、HDLC、FR
- 二层物理地址—MAC地址
- 48位二进制组成，减号分十六进制表示
- 全网唯一
- SMAC：源MAC地址，DMAC地址：目的MAC地址
- 分成两个部分
- 前24位：厂商—厂商ID
- 后24位：表示产品ID
- 数据帧：
- 数据帧的类型将决定数据将如何传输
- 一种IEEE802.3帧格式、**Ethernet_**Ⅱ帧格式
- 由目的MAC、源MAC、类型字段、数据、帧校验序列组成
- 帧的发送方式
- 单播
- 广播：目的MAC全F
- 组播：一对一组，特定的广播
7.物理层：
- 数据传输单元：比特流
- 规定一些物理特性（数据传输速率、传输模式、网络拓扑等、电气电压）
- 代表设备：中续器，集线器
- 介质：
同轴电缆：早期使用
- 两种标准
- 传输速率相同，都为10Mbps
- 传输距离不同，500m和185m
- 两种标准
双绞线：
- 屏蔽双绞线（STP）、非屏蔽双绞线（UTP）
- 类型：1、2、3、4、5、超5、6、超6、7
光纤：
- 进行光信号传输
- 10Mbps—100Gbps
- 单模（1310）、多模（850）
双工模式：
- 半双工：通信双方都能发送和接收数据，但是不能同时进行
- 全双工：通信双方都能发送和接收数据，但是可以同时进行
- 同一物理链路连接的设备双工模式必须相同。
线序—-双绞线：
- 网线：双绞线+RJ-45水晶头组成
- 线序一般分为两种
- 568A：绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕
- 568B：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕
直连线与交叉线：
- 直连线：两端线序均为568B，一般用于不同设备间连接
- 交叉线：一端568B，一端568A，一般用于相同设备连接
5.TCP/IP模型：
真实使用的参考模型
TCP/IP 4层标准模型：
TCP/IP 5层对等模型：
6.TCP/UDP协议：
1.TCP传输控制协议
TCP是一个面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议
面向连接：通过TCP的三次握手建立端到端的虚链路
可靠传输机制：
确认机制：每接收到一个数据段，都需要进行一次确认
重传机制：当一个数据段中的某个包丢失，发出者会重新发送这个报文（重传时间3秒）
排序机制：传输一个数据段，被分为多个报文后；从不同路径传输，最终到达目的地的顺序会被打乱；所以需要重传排序，依靠TCP首部中的序列号字段
流控机制（滑动窗口机制）：调节窗口大小来对流量进行控制的，接收方的数据处理有限
- 窗口大小：指无需等待确认就可以连续发送数据的最大量
TCP分段：
作用：用来代替IP分片，TCP分段后IP不能分片
MTU（最大传输单元）= MSS（最大传输段）+ IP头部 + TCP头部
下图中个字段的意义和作用：
字段名 说明 seq 序列号 ack 确认序列号 PST 重置连接 PSH 接收方应该尽快将这个报文交给应用层 URG 紧急指针（URG开启时，urgent point有效） SYN=1 建立连接 FIN=1 断开连接 window 滑动窗口长度 checksum 效验盒，效验有效
面向连接：
SYN=1：请求建立连接，FIN=1：请求断开连接，seq：序列号，ACK：确认，ack：确认序列号
三次握手：
第一次握手：客户端发送一个SYN（同步）报文给服务器
第二次握手：服务器收到客户端的SYN报文后，会发送一个SYN/ACK（同步/确认）报文给客户端
第三次握手：户端收到服务器的SYN/ACK报文后，会发送一个ACK（确认）报文给服务器，以确认连接建立成功
四次挥手：
客户端 告诉 服务器端我要关闭连接（FIN=1，seq=u）
服务器端 响应 说 我知道了（ACK=1，seq=v，ack=u+1）；取消客户端到服务端的数据通道
服务器端 说 我现在要关闭链接了（FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1）
客户端说 可以关闭了（ACK=1，seq=u+1，ack=w+1）； 取消服务端到客户端的数据通道
2.UDP用户数据报协议，
UDP是一个面向无连接的传输层协议。
仅完成传输层的基本工作（分段，提供端口号）
必须使用应用层协议来提供可靠
3.TCP与UDP的区别：
- TCP协议面向连接；而UDP是面向无连接
- TCP协议可靠的（确认重传机制）；UDP是不可靠
- TCP具备流控和拥塞控制；而UDP没有
- TCP可以分段
- TCP消耗资源多，速度慢；UDP消耗资源少，速度快
- UDP应用场景：传输量大，同步要求高，数据丢失不敏感；UDP应用场景：
7.IP协议：
1.IP地址的概念：
IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异
一个IP地址由4个字节，32位组成，一般用点分十进制的方式表示 ，1字八位二进制
IP地址的组成：
由主机地址和网络地址组成的
主机地址/主机号—————标识某一台设备的地址
网络地址/网络号—————标识某一个网段的地址
获取目的IP地址的方法：
- 如果直接知道对方IP地址，则可以直接使用IP地址访问
- 通过DHCP协议获取
- 通过应用程序来进行访问
- 通过广播获取
2.IP协议分类：
A类地址：
- 由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，地址范围从1.0.0.0 - 127.255.255.255。
- 网络地址前导码为0，网络号长度为7位，主机号的长度位24位
- 允许有 2^7 个不同的A类网络，每个A类网络的主机号最多为 2^24 个
- 默认子网掩码：255.0.0.0
B类地址：
- 由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255
- 网络地址前导码为10，网络号长度为14位，主机号的长度位16位
- 允许有 2^14 个不同的A类网络，每个A类网络的主机号最多为 2^16 个
- 默认子网掩码：255.255.0.0
C类地址：
- 由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，地址范围从192.0.0.0到223.255.255.255
- 网络地址前导码为110，网络号长度为21位，主机号的长度位8位
- 允许有 2^21 个不同的A类网络，每个A类网络的主机号最多为 2^8 个
- 默认子网掩码：255.255.255.0
D类地址：
- 地址范围从224.0.0.0 - 239.255.255.255；D类IP地址为组播地址，一般用于多路广播用户
E类地址：
- 地址范围为240.0.0.0 - 247.255.255.255；此类为保留地址，留待特殊用途
3.特殊地址形式：
- 无效地址：0.X.X.X；0.0.0.0（代表所有的网络）
- 本地测试地址（环回地址）：127.X.X.X
- 网段：主机位全0；X.X.X.0/24、X.X.0.0/16、X.0.0.0/8
- 受限广播地址：全1；255.255.255.255
- 直接广播地址：在A类，B类，C类IP地址中，如果主机号是全1，那么这个主机号为直接广播地址
- 本地链路地址：169.254.0.0/16
- 本地链路组播地址：224-239.0.0.X（TTL=1），224.0.0.1：所有支持组播设备都能接受的地址，224.0.0.2：所有支持组播路由器能接受的地址
4.私有与公有地址：
私有地址：
A类：一个网段:10.0.0.0/8——10.0.0.0-10.255.255.255
B类：十六个——–172.16.0.0-172.31.255.255
C类：256个——192.168.0.0-192.168.255.255
公有地址：
除私有地址与特殊地址外，均为公有地址
具有全球唯一性
5.可变长度子网掩码（VLSM）：
6.CIDR（无类域间路由技术）：
- 取相同位，去不同位，将多个网络号逻辑的合成一个
- 子网汇总：汇总前要求，主类相同，掩码一致；汇总后，汇总网段的掩码长于主类
- 超网：超网后，汇总网段的掩码短于主类掩码
- 10.1.1.0/27，10.1.1.32/27，10.1.1.64/28，10.1.1.80/28，……
- 10.1.1.0/28，10.1.1.16/28，10.1.1.32/28，10.1.1.48/29，10.1.1.56/29，……
8.ICMP协议：
ICMP网络控制报文协议
用来在网络设备间传递各种差错，控制，查询等信息，对于收集各种网络信息，诊断盒排除各种网络故障
ping：检测网络联通性：
1
2
3-a（-S） 指定ping包中的源IP地址，如果不指定源IP地址，则采用出接口的IP地址作为报文源IP
-c（-n/-t） 指定发送报文次数，缺省情况下是五次
-h 指定TTL值，缺省为255tracert—用于逐跳检测追踪报文的转发路径