计算机网络常见协议与概念

Posted 2022-12-09 -YIN

常见协议与概念

• 分层模型
• • 各层对应协议
• 常见协议
• • • 网络层
    • 传输层
    • 应用层
  • 数据链路层概念
  • • MTU

分层模型

OSI模型分为7层，自下而上为，物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层（物数网传会表应）

数据链路层完成帧同步，差错控制，流量管理，链路管理
网络层 ip地址管理，路由选择
传输层管理两个节点之间的数据传输
会话层负责管理传输层以下的分层
表示层一项重要的工作就是网络标准数据格式的转换

交换机在数据链路层，路由器在网络层
 
 
在网络分层中，自下而上，第N层为N+1层提供服务，N-1层将从N层接的信息增加一个头部

不同的协议层对数据包有不同的称谓,在传输层叫做段(segment),在网络层叫做数据报 (datagram),在链路层叫做帧(frame)

各层对应协议

常见协议

网络层

IP协议为网际协议，在网络层工作
IP协议特征：无连接、不可靠、无状态

ICMP协议为网际控制报文协议，它是TCP/IP协议簇的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息，所以是通过IP协议来进行传输

ARP协议为地址解析协议，在网络层工作

传输层

TCP 协议为传输控制协议，在传输层工作

UDP 协议为用户数据报协议，在传输层工作

OSPF 为开放的最短路径优先协议，在传输层工作

安全协议：

IETF后来在标准化SSL协议时，将其改为了TLS。很多人会混用SSL与TLS，但严格来说它们指代的协议版本不同（SSL3.0的升级版才是TLS1.0）

应用层

常见协议默认端口号

http方法：
http1.0，三种：post，get，head
http1.1，八种：post，get，head，options，put，delete，trace，connect

TCP应用层协议：

POP3：邮局传输协议版本3
SMTP: 简单邮件传输协议（端口：25）
TELNET: 远程登陆协议
HTTP: 超文本传输协议（端口：80）
HTTPS: 超文本传输安全协议
FTP: 文件传输协议（端口：21/20）

tp端口号20和21的区别是：一个是数据端口，一个是控制端口，控制端口一般为21，而数据端口不一定是20，这和FTP的应用模式有关，如果是主动模式，应该为20，如果为被动模式，由服务器端和客户端协商而定

 
 

UDP应用层协议：

DNS: 域名解析协议（端口号：53）
NFS: 网络文件系统
TFTP: 简单文件传输协议
DHCP: 动态主机配置协议
BOOTP: 启动协议(用于无盘设备启动)

数据链路层概念

MAC地址 48位，6 Bytes

以太网的链路层对数据帧的长度会有一个限制，其最大值默认是1500字节，链路层的这个特性称为MTU，即最大传输单元

MTU

Maximum Transmission Unit，最大传输单元，指的是数据链路层的最大payload，由硬件网卡设置MTU，是一个硬性限制

MTU是链路层对网络层的限制，以太网链路的MTU默认是1500byte，意思是以太网数据链路层的有效数据payload的最大字节数不能超过1500

为什么要有MTU
以太网最初对报文长度没有限制，网络层最大可以接收65535个字节，但是以太网对于长报文无法可靠地传输，而且丢失后重传也会占用大量的网络资源，而将报文限制在一定的长度，以太网可以将报文大概率传输到目的地，于是就有了MTU

例子：
以太网的MTU值是1500 bytes，假设发送者的协议高层向IP层发送了长度为3008 bytes的数据报文，则该报文在添加20 bytes的IP包头后IP包的总长度是 3028 bytes，因为3028 > 1500，所以该数据报文将被分片，分片过程如下：

1. 首先计算最大的IP包中IP净荷的长度 =MTU-IP包头长度=1500-20= 1480 bytes。

2. 然后把3028 bytes按照1480 bytes的长度分片，将要分为3片，3028= 1480+1480+68。

3. 最后发送者将为3个分片分别添加IP包头，组成3个IP包后再发送，3个IP包的长度分别为1500 bytes、1500 bytes和 88 bytes。

 
 
 
图片来自《计算机网络第七版》——谢希仁