网络基础之osi模型与TCP模型

Posted 2020-10-21

            ISO/OSI(pen System Internetwork)

            根据网络功能划分层次：
                物理层：
                    二进制比特流传输
                    定义了：电气规范，机械规范，过程规范

                数据链路层：介质访问，点到点的连接
                    1.格式化数据：
                    2.物理寻址：用物理地址标识数据的发送者和接受者
                    3.错误检测：CRC算法，

                    定义了物理地址：
                        以太网：以太网地址，MAC地址，MAC(Media Access Control)
                            48 bits --> 12 xdigits
                            windows: 00-00-00-00-00-00
                            linxu/unix：00:00:00:00:00:00
                            Cisco：0000.0000.0000

                        注意：物理地址是直接烧录在网络接口设备的ROM芯片中；

                网络层：路由选择
                    1.逻辑寻址：用逻辑地址来标识数据的发送者和接收者；
                    2.确定路由：根据逻辑地址标识确定数据传输路径；
                    3.地址解析：用逻辑地址解析物理地址；

                    定义逻辑地址：
                        IP地址：互联网地址，IPv4、IPv6
                            Ipv4地址：
                                32 bits --> digit，地址表示形式：点分十进制；
                            IPv6地址：IPng， 128 bits --> 32 xdigits  --> 冒号分十六进制；

                    注意：逻辑地址用于标识主机在网络中的位置；物理地址用于进行数据通信；

                传输层：端到端的连接，范围到范围的通信连接；
                    端到端连接的建立，维护和拆除；
                    可靠性传输和非可靠性传输；
                        可靠性传输：
                            面向连接
                            流量控制
                            数据重传和确认
                            序列化数据
                        非可靠传输：
                            面向无连接
                            无序列化数据
                            无数据重传和确认
                            无流量控制
                            数据快速传输


                会话层：建立主机到主机之间的会话通信
                    主机之间的会话建立的主体是应用程序进程；

                表示层：数据表示
                    1.数据编码和解码
                    2.数据加密和解密
                    3.数据压缩和解压缩

                应用层：
                    1.为应用程序提供网络服务；
                    2.完成身份验证；


        OSI的应用：
            数据的封装和解封装：
                发送数据一方实施数据封装；
                接收数据一方实施数据解封装；

        保障封装和解封装能够顺利进行的标准：
            对等通信原则：
                发送方和接收方双方的相同层次，必须拥有完全相同的数据处理方式；

        TCP/IP：
            协议栈，协议标准；

            TCP/IP协议栈是根据协议来分层，分层标准模糊；
            网络的实际应用标准；网络实现的事实标准；

            物理层：
                X.25,TIA/EIA,568A/B..
            数据链路层：
                PPP,PPPOE,HDLC,SLIP,Frame_Relay(FR),
            网络层：
                IP,IGMP,ICMP,ARP,RARP
            传输层
                TCP,UDP,OSPF,EIGRP
            应用层
                HTTP,HTTPS,FTP,DNS,DHCP,SMB,QQ,Thrunder，...

    互联网层
        IP的功能：
            1.寻址和路由
            2.数据分片和重组
            3.无连接不可靠传输(无序传输)

        IP寻址：
            分层编址的地址：网络部分 + 主机部分
                网络部分：描述主机所在的逻辑网络范围；
                主机部分：描述在特定的逻辑网络范围内的具体位置；

            IPv4地址：
                32bits二进制构成的地址标识符号；4个8位组；
                为了方便人读取，将其设置为点分十进制格式；

                A.B.C.D
                    A：0-255
                    B：0-255
                    C：0-255
                    D：0-255

                IPv4地址分类：
                    A类：最左侧的一位二进制数字是“0”，8个网络位，24个主机位
                        00000000 - 01111111
                        0-127
                        0：
                        127：主机环回地址；
                        可用地址范围：
                            1.0.0.0-126.255.255.255

                    B类：最左侧的二位二进制数字是“10”,16个网络位，16个主机位
                        10000000 000000000 - 101111111 11111111
                        128.0-191.255
                        可用地址范围：
                            128.0.0.0 - 191.255.255.255

                    C类：最左侧的三位二进制数字是“110”,24个网络位，8个主机位
                        10000000 000000000 00000000 - 101111111 11111111 11111111
                        192.0.0.0 - 223.255.255.255
                        可用地址范围：
                            192.0.0.0 - 223.255.255.255

                    D类：最左侧的四位二进制数字是“1110”，32个网络位，0个主机位
                        组播地址，多播地址；
                        224.0.0.0 - 239.255.255.255

                    E类：最左侧的四位二进制数字是“1111”，32个网络位，0个主机位
                        科学研究；
                        240.0.0.0 - 255.255.255.255


            私有IP地址：
                A：10.0.0.0 - 10.255.255.255
                B：172.16.0.0 - 172.31.255.255
                C：192.168.0.0 - 196.168.255.255

            公有IP地址：
                A：1.0.0.0 - 9.255.255.255  +  11.0.0.0  -  126.255.255.255
                B：128.0.0.0 - 192.15.255.255  +  192.32.0.0 - 191.255.255.255
                C：192.0.0.0 - 192.167.255.255  +  192.169.0.0  -  223.255.255.255

            NAT：Network address Translation，网络地址转换
                SNAT：
                    将数据的源ip地址从私有IP地址换为公有IP地址
                    多用于让客户端连接到互联网；
                DNAT：
                    将数据的目的IP地址从公有IP地址换为私有IP地址
                    多用于将服务器上的服务发布到互联网；

    IP PDU 首部：
        第一行：
            1.Ver：4bits，IP协议的版本号：0110  0100
            2.IHL：4bits，Header Length：首部长度；0101 - 1111（20Bytes-60Bytes）
            3.TOS and PRIORITY：8bits 前四位表示服务类型
                0000：最大带宽，最小延迟，最高可行性，最高负载；
                            0000 ，1000 ，0100,0010,0001
                0：保留位；
                000：优先级，000-111；
            4.Packet Length：数据包长度  16 bits，IP协议可以封装的数据包的最大长 65535 Bytes；

        第二行：
            1.Indentifier：16bits ，标识来源于哪一个上层协议报文；
            2.Flag：3bits，
                0：数据是否可分片；
                0：是否为最后分片；
                0：保留
            3.offset：偏移量 13 bits，被切分为数据分片之后的各分片的顺序编号；
                第一个分片为0，第二个分片为第一个分片的大小除以8的结果

        第三行：
            1.TTL：8 bits，为了防止数据包被路由时，因为缺少目的地址而无线循环；
                数据包在经过任意的路由设备时，其TTL会减1，一旦TTL减到0，接收到此数据包的设备会将其丢弃；
            2.Protocol：8 bits，互联网层和传输层的通信接口，通过此处指明的协议号，互联网层可以再上层找到对应的协议来继续处理该数据；
                TCP：6 00000110
                UDP：17 00010001
                OSPF：89
                EIGRP：88
            3.Header Checksum： 16 bits， 首部校验和，将整个首部做hash，得到4位16进制数字；通常会在接收方主机上，对于接收到的数据包再次进行hash运算，将得到的结果与此次保存的结果进行异或比较，以确定首部内容是否在传输过程中被修改；

        第四行：
            源IP地址；

        第五行：
            目的IP地址；

    IP地址的使用：
        源IP地址：
            1.手动配置：
            2.自动配置：DHCP，RARP

        目的IP地址：
            1.手动指定；
            2.名称解析；
                hosts文件