Day24 课堂笔记

1 掌握ISO/OSI 网络分层模型

1.1 OSI 的来源

OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。 一般都叫OSI 参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985 年研究的网络互连模型。ISO 为了更好的使网络应用更为普及，推出了OSI 参考模型。其含义就是推荐所有公司使用这个规范来控制网络。这样所有公司都有相同的规范，就能互联了。

1.2 OSI七层模型的划分

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。如下图：

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。

1.3 各层功能定义

这里我们只对OSI 各层进行功能上的大概阐述，不详细深究，因为每一层实际都是一个复杂的层。后面我也会根据个人方向展开部分层的深入学习。这里我们就大概了解一下。我们从最顶层——应用层 开始介绍。整个过程以公司A 和公司B 的一次商业报价单发送为例子进行讲解。

1 应用层 Application Layer

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 Telnet 等。

实际公司A 的老板就是我们所述的用户，而他要发送的商业报价单，就是应用层提供的一种网络服务，当然，老板也可以选择其他服务，比如说，发一份商业合同，发一份询价单，等等。

2 表示层 Presentation Layer

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格式转换成通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也是表示层可提供的转换功能之一。

由于公司A 和公司B 是不同国家的公司，他们之间的商定统一用英语作为交流的语言，所以此时表示层（公司的文秘），就是将应用层的传递信息转翻译成英语。同时为了防止别的公司看到，公司A 的人也会对这份报价单做一些加密的处理。这就是表示的作用，将应用层的数据转换翻译等。

属于本层规范 ASCII JPEG PNG MPEG 等

3 会话层 Session Layer

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。会话层的同事拿到表示层的同事转换后资料，（会话层的同事类似公司的外联部），会话层的同事那里可能会掌握本公司与其他好多公司的联系方式，这里公司就是实际传递过程中的实体。他们要管理本公司与外界好多公司的联系会话。当接收到表示层的数据后，会话层将会建立并记录本次会话，他首先要找到公司B 的地址信息，然后将整份资料放进信封，并写上地址和联系方式。准备将资料寄出。等到确定公司B 接收到此份报价单后，此次会话就算结束了，外联部的同事就会终止此次会话。

属于本层规范TCP UDP 等

4 传输层 Transport Layer

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”。

传输层就相当于公司中的负责快递邮件收发的人，公司自己的投递员，他们负责将上一层的要寄出的资料投递到快递公司或邮局。

5 网络层 NetWork Layer

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。网络层就相当于快递公司庞大的快递网络，全国不同的集散中心，比如说，从深圳发往北京的顺丰快递（陆运为例啊，空运好像直接就飞到北京了），首先要到顺丰的深圳集散中心，从深圳集散中心再送到武汉集散中心，从武汉集散中心再寄到北京顺义集散中心。这个每个集散中心，就相当于网络中的一个IP 节点。

属于本层的协议 IP IPX RIP OSPF。

6 数据链路层 Data Link Layer

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。

属于本层定义的规范有 SDLC HDLC PPP STP 帧中级等，MAC 就是属于本层。

7 物理层 Physical Layer

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。快递寄送过程中的交通工具，就相当于我们的物理层，例如汽车，火车，飞机，船。

属于本层定义的规范有 RJ-45 RJ-11 等。

1.4 通信特点：对等通信

对等通信，为了使数据分组从源传送到目的地，源端OSI 模型的每一层都必须与目的端的对等层进行通信，这种通信方式称为对等层通信。在每一层通信过程中，使用本层自己协议进行通信。

1.5 了解OSI 参考模型中的数据传输

2 掌握TCP/IP 协议参考模型

由于ISO 指定的OSI 参考模型过于庞大、复杂、在实现制作过程造成了很多困难，从而招致了很多的批评。实际实现中，TCP/IP 协议获得了广泛的应用。目前主流的操作系统网络协议基本上都采用了TCP/IP 协议。

TCP/IP 五层模型

TCP/IP 五层协议和OSI 的七层协议对应关系如下。

在每一层都工作着不同的设备，比如我们常用的交换机就工作在数据链路层的，一般的路由器是工作在网络层的。

在每一层实现的协议也各不同，即每一层的服务也不同.下图列出了每层主要的协议。其中每层中具体的协议，我会在后面的逐一学习。

3 掌握TCP/IP 协议建立连接3次握手的过程

3.1 IP 协议是TCP/IP 协议中最重要的协议

它为TCP UDP ICMP等协议提供传输的通路。IP 层主要目的是提供子网互联，形成较大的网络，使不同的子网之间能传输数据。

IP 层主要的作用
-1、数据传送 将数据从一个主机传输到另一个主机
-2、寻址 根据子网划分和IP 地址，发现正确的目的主机地址
-3、路由选择 选择数据在互联网上的传送路径。
-4、数据保温的分段 将数据进行分段发送和接收兵组装。

3.2 TCP 传输控制协议 Transmission Control Protocol 简称

TCP 协议，它在原有IP 协议的基础上，增加了确认重发、滑动窗口和复用，提供一种可靠的面向连接的字节流的服务。最大的特点就是可靠性。

3.3 TCP 数据报文格式

1 源端口号和目的端口号

这个字段均为16 位的长度，表示发送端和接收端的端口，用于确认发送端和接收端的应用程序。发送端的IP地址和断就好及接收端的IP 地址和端口号可以确认一个在Internet上的TCP 连接。

2 序列号

序列号是一个32 位长度的字段，表示分配给TCP 包的编号。序列号用来表示应用程序从TCP 的发送端到接收端发送的字节流。当TCP 开始连接的时候发哦少年宫一个序列号给接收端，连接成功后，这个序列号作为初始的序列号 ISN(Initial SequenceNumber)。建立连接成功后发送的第一个字节的序列号为ISN+1，之后发送数据ISN 将按照字节的大小进行递增。序列号是一个32 位的无符号数，到达2 的32 此房减1 之后从0 开始。

3 确认号

发送方对发送的首字节进行了编号，当接收方成功接收后，发送回接收成功的序列号+1 表示确认，发送方再次发送的时候从确认号开始。

4 头部长度

表示TCP 头部的长度，由于TCP 的数据有可选字段，头部长度用于表示头部的长度。此字段的长度为4 位，表示的是以32位长的数据。因此TCP 的头部最长为60 个字节，如果没有可选字段通常为20 个字节。

5 保留位

6 位长度没有使用，必须设为0.

6 控制位

6b，用作控制位，可以多个位一起设置。

表1： TCP 控制为的含义

字段	含义
URG	紧急指针字段
ACK	表示确认号有效
PSH	表示接收方需要尽快将此数据交给应用层
RST	重新连接
SYN	用于发起一个TCP 链接
FIN	用于表示将要断开TCP 连接