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 Ⅰ.網(wǎng)絡(luò)層次的劃分

    為了以便在更大范圍內(nèi)建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在1978年提出了“開放系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)參考模型”，即著名的OSI（Open System Interconnection）模型。

            除了標(biāo)準(zhǔn)的OSI七層模型以外，常見的網(wǎng)絡(luò)層劃分還有TCP/IP四層協(xié)議，他們之間的對應(yīng)關(guān)系如下圖：

                 

  Ⅱ.OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型

    不管是OSI七層模型還是TCP/IP的四層模型，每一層中都要有自己的專屬協(xié)議，完成自己相應(yīng)的工作以及上下層之間進(jìn)行溝通。下面開始細(xì)說OSI的七層模型：

   ⑴物理層

    物理層是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其由各種各樣的設(shè)備組成，該層為上層協(xié)議提供了一個傳輸數(shù)據(jù)的可靠的物理媒體，簡單的說，物理層可確保原始數(shù)據(jù)在各個物理媒體上傳輸。

    ⑵數(shù)據(jù)鏈路層

    數(shù)據(jù)鏈路層是在物理層的基礎(chǔ)上向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)，其最基本的服務(wù)是將源自網(wǎng)絡(luò)來的數(shù)據(jù)可靠的傳輸?shù)较噜徆?jié)點(diǎn)的目標(biāo)機(jī)網(wǎng)絡(luò)層。

    該層的作用包括：物理地址尋址，數(shù)據(jù)的成幀、流量控制、數(shù)據(jù)的檢錯重發(fā)等；

    主要協(xié)議：以太網(wǎng)協(xié)議；

    重要的設(shè)備：網(wǎng)橋，交換機(jī)；

    ⑶網(wǎng)絡(luò)層

    網(wǎng)絡(luò)層的目的是實(shí)現(xiàn)兩個端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸；

    網(wǎng)絡(luò)層中設(shè)計(jì)眾多的協(xié)議：包括最重要的協(xié)議TCP/IP的核心協(xié)議——IP協(xié)議。IP協(xié)議僅僅提供不可靠、無連接的傳輸服務(wù)。與IP協(xié)議配套使用實(shí)現(xiàn)其功能的還有地址解析協(xié)議ARP、逆地址解析協(xié)議RARP、因特網(wǎng)報(bào)文協(xié)議ICMP、因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP。

    重要的設(shè)備：路由器

    ⑷傳輸層

    第一個端到端，主機(jī)到主機(jī)的層次；傳輸層負(fù)責(zé)將上層數(shù)據(jù)分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸。此外，傳輸層還要處理端到端的差錯控制和流量控制問題；

    主要包括的協(xié)議：TCP協(xié)議、UDP協(xié)議；

    重要設(shè)備：網(wǎng)關(guān)

    ⑸會話層

    會話層管理主機(jī)之間的會話進(jìn)程，即負(fù)責(zé)建立、管理、終止進(jìn)程之間的會話。會話層還利用在數(shù)據(jù)中插入校驗(yàn)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步。

    ⑹表示層

    表示層對上層數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行變換以保證一個主機(jī)應(yīng)用層信息可以被另一個主機(jī)的應(yīng)用程序理解。表示層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括數(shù)據(jù)的加密、壓縮、格式轉(zhuǎn)換等。

   ⑺應(yīng)用層

    為操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口。

  Ⅲ.IP地址

    

    IP地址由兩部分組成：網(wǎng)絡(luò)位+主機(jī)位

    網(wǎng)絡(luò)部分：用來描述指定主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)范圍

    主機(jī)部分：用來描述指定主機(jī)在特定的網(wǎng)絡(luò)范圍中的具體位置；

   ⑴IP地址分類：(這里指的是IPv4協(xié)議定義的IPv4地址 整個地址由32位二進(jìn)制構(gòu)成）

    A類：第一個二進(jìn)制位為0，網(wǎng)絡(luò)位8位；0.0.0.0~127.255.255.255

    B類：前兩個二進(jìn)制位為10，網(wǎng)絡(luò)位16位；128.0.0.0~191.255.255.255

    C類：前三個二進(jìn)制位為110，網(wǎng)絡(luò)位24位；192.0.0.0~223.255.255.255

    D類：224-239

    E類：240-255

     D類和E類沒有劃分網(wǎng)絡(luò)位和主機(jī)位

   ⑵A、B、C類私有地址

    為了解決IP地址枯竭的問題，增加IP地址的服用次數(shù)；可以重復(fù)使用，互聯(lián)網(wǎng)無法為其路由

    A類：10.0.0.0/8，范圍是：10.0.0.0~10.255.255.255

    B類：172.16.0.0/12，范圍是：172.16.0.0~172.31.255.255

    C類：192.168.0.0/16，范圍是192.168.0.0~192.168.255.255

   ⑶保留地址（環(huán)回地址），不能被選擇為其他主機(jī)配置使用的IP地址、

    0.0.0.0~0.255.255.255

    127.0.0.0~127.255.255.255

   ⑷自動分配地址段：

    169.254.0.0~169.254.255.255

   ⑸網(wǎng)絡(luò)地址：主機(jī)位全是0的地址（二進(jìn)制位全為0）

    例如：1.0.0.0  表示一個范圍的名稱

   ⑹廣播地址：主機(jī)位全為1的地址

    例如：1.255.255.255：作為目的地址代表整個網(wǎng)段中的所有IP地址

  ⑺定向廣播地址：

    255.255.255.255：作為目的地址代表整個IP地址棧中的所有IP地址

  Ⅳ.子網(wǎng)掩碼的劃分

    隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，IPv4的弊端也逐漸暴露出來，即網(wǎng)絡(luò)位占據(jù)太多，而主機(jī)位太少，所以其能提供的主機(jī)地址也越來越稀缺，目前除了使用NAT在企業(yè)內(nèi)部利用保留地址自行分配以外，通常都對一個高類別的IP地址進(jìn)行再劃分，以形成多個子網(wǎng)，提供給不同規(guī)模的用戶群使用。

    子網(wǎng)劃分實(shí)際上就是增加IP地址中的網(wǎng)絡(luò)位的數(shù)量，減少主機(jī)位的數(shù)量；以此達(dá)到縮小廣播域范圍，減少邏輯網(wǎng)段中的主機(jī)數(shù)量，便于管理和安全策略的精準(zhǔn)應(yīng)用；

  Ⅴ.TCP/IP協(xié)議

    TCP/IP協(xié)議是Internet最基本的協(xié)議，是由網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議和傳輸層的TCP協(xié)議組成；

    TCP是面向連接的通信協(xié)議，通過三次握手建立連接，通訊完成時要拆除連接，由于TCP是面向連接的所以只能用于端到端的通訊。TCP提供的是一種可靠的數(shù)據(jù)流服務(wù)。TCP采用一種稱為“滑動窗口”的方式進(jìn)行流量控制，所謂窗口實(shí)際表示接收能力，用以限制發(fā)送方的發(fā)送速度。

    TCP報(bào)文的首部格式：

    

   16位源端口

        16位目的端口號

        32位的序列號：范圍（1 ~ 2^32-2）SEQ

          第一個數(shù)據(jù)段的序列號為隨機(jī)選擇；

          第二個數(shù)據(jù)段的序列號：前一個數(shù)據(jù)段的序列號+前一個數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)部分大小+1

          ...

        32位的確認(rèn)號：范圍（2 ~ 2^32-1）

          接收方用來對已經(jīng)接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，并要求發(fā)送方繼續(xù)傳輸后續(xù)數(shù)據(jù)段的標(biāo)識；

          一般來講，確認(rèn)號是發(fā)送方要發(fā)送的下一個數(shù)據(jù)段的序列號；

        4位的首部長度，24字節(jié)~60字節(jié)

        3位的保留標(biāo)志位

        3位的認(rèn)證加密標(biāo)志位

        6位的TCP特性標(biāo)志位： 

          urg：緊急指針標(biāo)志位；如果該標(biāo)志位置1，該數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級將會被提高，以使得這樣的數(shù)據(jù)被優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)；如果多個數(shù)據(jù)的URG標(biāo)志位同時置1，則后面16位的緊急指針越大的，優(yōu)先級越高；

          ACK:與連接管理有關(guān)的確認(rèn)標(biāo)志位；用來響應(yīng)主動發(fā)起連接的建立請求或拆除請求的那一方；

          PSH：推進(jìn)位，如果該標(biāo)志位置1，則在接收方可以將該數(shù)據(jù)不加入緩存隊(duì)列，直接交給應(yīng)用程序進(jìn)程進(jìn)行處理；

          RST：重置連接標(biāo)志位；在TCP連接耗盡或出現(xiàn)故障的時候，重新構(gòu)件TCP連接的標(biāo)志位；

          SYN：同步標(biāo)志位，用于在建立TCP連接的過程中，主動發(fā)生連接建立請求的那一方發(fā)起連接的信號；

          FIN：結(jié)束連接標(biāo)志位，如果該標(biāo)志位置1，則另一方將指導(dǎo)此次TCP連接將被拆除，予以確認(rèn)即可；

        16位的窗口尺寸：主要實(shí)現(xiàn)流量協(xié)商及控制，可以防止網(wǎng)絡(luò)擁塞；

          滑動窗口：

          擁塞窗口：

          緊急窗口：

          窗口的大小，意為著我們一次可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)段的數(shù)量；

        16位的數(shù)據(jù)段校驗(yàn)和：保證數(shù)據(jù)的完整性的校驗(yàn)信息；

        16位的緊急指針：在URG標(biāo)志位都置1時，用于區(qū)分其優(yōu)先級；

        選項(xiàng)：數(shù)據(jù)段分段的時間戳

    TCP協(xié)議的面向連接的特性：

     1.連接建立；三次握手

        1）發(fā)送方生成一個TCP首部數(shù)據(jù)，在首部中，源、目的端口由應(yīng)用層協(xié)議給出；序列號為隨機(jī)選擇，確認(rèn)號為0，標(biāo)志位SYN置1；

        2）接收方收到由發(fā)送方發(fā)來的SYN請求數(shù)據(jù)之后，判斷自身能否完成對方所要求的數(shù)據(jù)通信；如果可以，則返回一個由其生成的TCP首部數(shù)據(jù)；源、目的端口與之前的數(shù)據(jù)正好相反；序列號隨機(jī)，確認(rèn)號為對方下一個數(shù)據(jù)的序列號，SYN和ACK兩個標(biāo)志位同時置1；

        3）發(fā)送方在接受了對方的響應(yīng)數(shù)據(jù)之后，檢查其ACK標(biāo)志位是否置1；如果為1再看SYN標(biāo)志位是否置1，如果也是1，就予以確認(rèn)；隨即生成第二個TCP首部數(shù)據(jù)；序列號為前一個數(shù)據(jù)的序列號+1，確認(rèn)號為接收方下一個數(shù)據(jù)的序列號；ACK標(biāo)志位置1；

     2.拆除連接，四次揮手

        1）當(dāng)所有的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束之后，由一方主動向另一方發(fā)送一個FIN標(biāo)志位置1的TCP首部數(shù)據(jù)；

        2）另一方收到這樣的FIN置1的數(shù)據(jù)之后，回應(yīng)一個ACK置1的確認(rèn)數(shù)據(jù)

        3）另一方主動發(fā)出一個FIN置1的數(shù)據(jù)，請求拆除連接

        4）主動結(jié)束方予以確認(rèn)，發(fā)送ACK置1的TCP首部數(shù)據(jù)；

  Ⅵ.UDP協(xié)議

    UDP用戶數(shù)據(jù)協(xié)議，是面向無連接的通訊協(xié)議，UDP數(shù)據(jù)包括目的端口號和源端口號信息，由于通訊不需要連接，所以可以實(shí)現(xiàn)廣播發(fā)送。UDP通訊時不需要接收方確認(rèn)，屬于不可靠的傳輸，可能會出現(xiàn)丟包現(xiàn)象；

    UDP與TCP位于同一層；

    UDP報(bào)頭：

    16位源端口：發(fā)送方在封裝數(shù)據(jù)的時候選擇的端口號，一般來講，客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)的源端口號是隨機(jī)選擇的空閑端口

    16位目的端口：此次數(shù)據(jù)通信的接收方在傳輸層向應(yīng)用層進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞時所必須使用的端口號；一般來講，數(shù)據(jù)的目的端口號是固定的；

    16位UDP長度：整個數(shù)據(jù)報(bào)的報(bào)文長度，包括首部；

    16位UDP校驗(yàn)和：整個UDP數(shù)據(jù)報(bào)的校驗(yàn)和，一定程度上保證數(shù)據(jù)完整性。

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