OSI七层模型

1、简述OSI七层模型和TCP/IP五层模型

OSI定义了网络互连的七层框架(物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层),即ISO开放互连系统参考模型 每一层实现各自的功能和协议,并完成与相邻层的接口通信。OSI的服务定义详细说明了各层所提供的服务。某一层的服务就是该层及其下各层的一种能力,它通过接口提供给更高一层。各层所提供的服务与这些服务是怎么实现的无关。

1:应用层
OSI参考模型中最靠近用户的一层,是为计算机用户提供应用接口,也为用户直接提供各种网络服务。我们常见应用层的网络服务协议有:HTTP,HTTPS,FTP,POP3、SMTP等。
2: 表示层
表示层提供各种用于应用层数据的编码和转换功能,确保一个系统的应用层发送的数据能被另一个系统的应用层识别。如果必要,该层可提供一种标准表示形式,用于将计算机内部的多种数据
3 :会话层
会话层就是负责建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话。该层的通信由不同设备中的应用程序之间的服务请求和响应组成。
4:传输层
传输层建立了主机端到端的链接,传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务,包括处理差错控制和流量控制等问题。该层向高层屏蔽了下层数据通信的细节,使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。我们通常说的,TCP UDP就是在这一层。端口号既是这里的“端”。
5 :网络层
本层通过IP寻址来建立两个节点之间的连接,为源端的运输层送来的分组,选择合适的路由和交换节点,正确无误地按照地址传送给目的端的运输层。就是通常说的IP层。这一层就是我们经常说的IP协议层。IP协议是Internet的基础。
6 :数据链路层
将比特组合成字节,再将字节组合成帧,使用链路层地址 (以太网使用MAC地址)来访问介质,并进行差错检测。
数据链路层又分为2个子层:逻辑链路控制子层(LLC)和媒体访问控制子层(MAC)。
MAC子层处理CSMA/CD算法、数据出错校验、成帧等;LLC子层定义了一些字段使上次协议能共享数据链路层。 在实际使用中,LLC子层并非必需的。
7:物理层
实际最终信号的传输是通过物理层实现的。通过物理介质传输比特流。规定了电平、速度和电缆针脚。常用设备有(各种物理设备)集线器、中继器、调制解调器、网线、双绞线、同轴电缆。这些都是物理层的传输介质。

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2、总结描述TCP三次握手四次挥手
TCP三次握手

三次握手(Three-way Handshake)其实就是指建立一个TCP连接时,需要客户端和服务器总共发送3个包。进行三次握手的主要作用就是为了确认双方的接收能力和发送能力是否正常、指定自己的初始化序列号为后面的可靠性传送做准备。实质上就是连接服务器指定端口,建立TCP连接,并同步连接双方的序列号和确认号,交换TCP窗口大小信息。

刚开始客户端处于 Closed 的状态,服务端处于 Listen 状态。 进行三次握手:

  • 第一次握手:客户端给服务端发一个 SYN 报文,并指明客户端的初始化序列号 ISN(c)。此时客户端处于 SYN_SEND 状态。
    首部的同步位SYN=1,初始序号seq=x,SYN=1的报文段不能携带数据,但要消耗掉一个序号。
  • 第二次握手:服务器收到客户端的 SYN 报文之后,会以自己的 SYN 报文作为应答,并且也是指定了自己的初始化序列号 ISN(s)。同时会把客户端的 ISN + 1 作为ACK 的值,表示自己已经收到了客户端的 SYN,此时服务器处于 SYN_REVD 的状态。
    在确认报文段中SYN=1,ACK=1,确认号ack=x+1,初始序号seq=y。
  • 第三次握手:客户端收到 SYN 报文之后,会发送一个 ACK 报文,当然,也是一样把服务器的 ISN + 1 作为 ACK 的值,表示已经收到了服务端的 SYN 报文,此时客户端处于 ESTABLISHED状态。服务器收到 ACK 报文之后,也处于 ESTABLISHED 状态,此时,双方已建立起了连接。

确认报文段ACK=1,确认号ack=y+1,序号seq=x+1(初始为seq=x,第二个报文段所以要+1),ACK报文段可以携带数据,不携带数据则不消耗序号。
发送第一个SYN的一端将执行主动打开(active open),接收这个SYN并发回下一个SYN的另一端执行被动打开(passive open)。

在socket编程中,客户端执行connect()时,将触发三次握手。

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TCP四次挥手

建立一个连接需要三次握手,而终止一个连接要经过四次挥手(也有将四次挥手叫做四次握手的)。这由TCP的半关闭(half-close)造成的。所谓的半关闭,其实就是TCP提供了连接的一端在结束它的发送后还能接收来自另一端数据的能力。
TCP 的连接的拆除需要发送四个包,因此称为四次挥手(Four-way handshake),客户端或服务器均可主动发起挥手动作。
刚开始双方都处于 ESTABLISHED 状态,假如是客户端先发起关闭请求。四次挥手的过程如下:

第一次挥手:客户端发送一个 FIN 报文,报文中会指定一个序列号。此时客户端处于 FIN_WAIT1 状态。 即发出连接释放报文段(FIN=1,序号seq=u),并停止再发送数据,主动关闭TCP连接,进入FIN_WAIT1(终止等待1)状态,等待服务端的确认。

第二次挥手:服务端收到 FIN 之后,会发送 ACK 报文,且把客户端的序列号值 +1 作为 ACK 报文的序列号值,表明已经收到客户端的报文了,此时服务端处于 CLOSE_WAIT 状态。 即服务端收到连接释放报文段后即发出确认报文段(ACK=1,确认号ack=u+1,序号seq=v),服务端进入CLOSE_WAIT(关闭等待)状态,此时的TCP处于半关闭状态,客户端到服务端的连接释放。客户端收到服务端的确认后,进入FIN_WAIT2(终止等待2)状态,等待服务端发出的连接释放报文段。

第三次挥手:如果服务端也想断开连接了,和客户端的第一次挥手一样,发给 FIN 报文,且指定一个序列号。此时服务端处于 LAST_ACK 的状态。 即服务端没有要向客户端发出的数据,服务端发出连接释放报文段(FIN=1,ACK=1,序号seq=w,确认号ack=u+1),服务端进入LAST_ACK(最后确认)状态,等待客户端的确认。

第四次挥手:客户端收到 FIN 之后,一样发送一个 ACK 报文作为应答,且把服务端的序列号值 +1 作为自己 ACK 报文的序列号值,此时客户端处于 TIME_WAIT 状态。需要过一阵子以确保服务端收到自己的 ACK 报文之后才会进入 CLOSED 状态,服务端收到 ACK 报文之后,就处于关闭连接了,处于 CLOSED 状态。 即客户端收到服务端的连接释放报文段后,对此发出确认报文段(ACK=1,seq=u+1,ack=w+1),客户端进入TIME_WAIT(时间等待)状态。此时TCP未释放掉,需要经过时间等待计时器设置的时间2MSL后,客户端才进入CLOSED状态。
收到一个FIN只意味着在这一方向上没有数据流动。客户端执行主动关闭并进入TIME_WAIT是正常的,服务端通常执行被动关闭,不会进入TIME_WAIT状态。
在socket编程中,任何一方执行close()操作即可产生挥手操作。

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3、描述TCP和UDP区别
1、TCP面向连接(如打电话要先拨号建立连接);UDP是无连接的,即发送数据之前不需要建立连接
2、TCP提供可靠的服务。也就是说,通过TCP连接传送的数据,无差错,不丢失,不重复,且按序到达;
UDP尽最大努力交付,即不保证可靠交付
3、TCP是面向字节流,实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流
UDP是面向报文,UDP没有拥塞控制,因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低(对实时应用很有用,如IP电话,实时视频会议等)
4、每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一,一对多,多对一和多对多的交互通信
5、TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小,只有8个字节
6、TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道,UDP则是不可靠信道
4、总结ip分类以及每个分类可以分配的IP数量
IP地址根据网络号和主机号来分,分为A、B、C三类及特殊地址D、E。

A类:
(1.0.0.0-126.0.0.0)
第一个字节为网络号,后三个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“0”,所以地址的网络号取值于1~126之间。一般用于大型网络。
定义:第1字节为网络地址,其它3个字节为主机地址
范围:1.0.0.1-126.255.255.254
数量:允许有126个网段,每个网段允许有16777214台主机
子网掩码:255.0.0.0
私有地址:10.X.X.X是私有地址(所谓的私有地址就是在互联网上不使用,而被用在局域网络中的地址),范围10.0.0.1-10.255.255.254
保留地址:127.X.X.X是保留地址,也是本机地址,等效于localhost或本机IP。一般用于测试使用。例如:ping 127.0.0.1来测试本机TCP/IP是否正常。
B类:
(128.0.0.0-191.255.0.0)
前两个字节为网络号,后两个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“10”,所以地址的网络号取值于128~191之间。一般用于中等规模网络。
定义:第1字节和第2字节为网络地址,其它2个字节为主机地址
范围:128.0.0.1-191.255.255.254
数量:允许有16384个网段,每个网段允许有65534台主机
子网掩码:255.255.0.0
私有地址:172.16.0.0 - 172.31.255.255是私有地址
保留地址:169.254.X.X是保留地址。如果IP地址是自动获取IP地址,而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器。就会得到其中一个IP
C类:
(192.0.0.0-223.255.255.0)
前三个字节为网络号,最后一个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“110”,所以地址的网络号取值于192~223之间。一般用于小型网络。
定义:第1字节、第2字节和第3个字节为网络地址,第4个个字节为主机地址。另外第1个字节的前三位固定为110
范围:192.0.0.1 - 223.255.255.254
数量:允许有2097152个网段,每个网段允许有254台主机
子网掩码:255.255.255.0
私有地址:192.168.X.X是私有地址。(192.168.0.0 - 192.168.255.255)
D类:
是多播地址。该类IP地址的最前面为“1110”,所以地址的网络号取值于224~239之间。一般用于多路广播用户。
定义:不分网络地址和主机地址,它的第1个字节的前四位固定为1110
范围:224.0.0.1 - 239.255.255.254
E类:
是保留地址。该类IP地址的最前面为“1111”,所以地址的网络号取值于240~255之间。
定义:不分网络地址和主机地址,它的第1个字节的前五位固定为11110
范围:240.0.0.1 - 255.255.255.254

5、总结IP配置方法
1、Ifconfig命令,临时配置系统重启失效
用法:ifconfig 网卡名称 IP地址 子网掩码
2、vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eno16777736
修改配置文件,
BOOTPROTO=dhcp 改为static 自动获取改为静态地址
ONBOOT=yes 开机启动
配置完成后需要重启服务systemctl restart network

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