• OSI 五层协议(小白学习,老手思考)


    绝对要收藏,不可忽略的精华(OSI五层协议)

    OSI五层协议

    在这里插入图片描述

    1.物理层

    img

    通过上述的联系方式去与交换机或者是某些其他的网络机器连接。

    负责发送电信号bit(会把数据链路层发过来的数据转换成电信号)

    2.数据链路层

    以太网协议:

    数据链路层由来:

    • 单纯的电信号0和1没有任何意义,必须规定电信号多少位一组,每组什么意思

    数据链路层的功能:

    • 定义了电信号的分组方式 即(以太网协议ethernet)

    • ethernet规定

      • 一组电信号构成一个数据包,叫做‘帧’
      • 每一数据帧分成:报头head和数据data两部分
      head data
      固定18字节 最短46字节,最多1500字节

      head包含:(固定18个字节)

      • 发送者/源地址,6个字节
      • 接收者/目标地址,6个字节
      • 数据类型,6个字节

      data包含:(最短46字节,最长1500字节)

      • 数据包的具体内容
      • 超过最大限制就分片发送

    mac地址:

    head中包含的源和目标地址由来:

    ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡,发送端和接收端的地址便是指网卡的地址,即mac地址

    mac地址:

    每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址,长度为48位2进制,通常由12位16进制数表示(前六位是厂商编号,后六位是流水线号)

    广播:

    有了mac地址,同一网络内的两台主机就可以通信了(一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址)

    ethernet采用最原始的方式,广播的方式进行通信,即计算机通信基本靠吼


    要注意这个是在同一个局域网内的方式

    3.网络层

    网络层的由来:

    • 有了ethernet、mac地址、广播的发送方式,世界上的计算机就可以彼此通信了。

    但是会有一个问题:

    • 问题是世界范围的互联网是由一个个彼此隔离的小的局域网组成的,那么如果所有的通信都采用以太网的广播方式,那么一台机器发送的包全世界都会收到。

    • 这就不仅仅是效率低的问题了,这会是一种灾难

    通讯处理方式:

    • 所以我们在传输数据的时候,路由器或者是交换机会先进行校验。

    如果我校验到了我们是同一个局域网内的用户,那么就采用广播的方式去发送数据。

    如果不是:

    • 就采用路由的方式:向不同广播域/子网分发数据包,mac地址是无法区分的,它只跟厂商有关

    网络层功能:

    • 引入一套新的地址用来区分不同的广播域/子网,这套地址即网络地址

    网络层协议内容(建议先把这部分看完,再去看上面的。):

    ip协议:

    • 规定网络地址的协议叫ip协议,它定义的地址称之为ip地址,广泛采用的v4版本即ipv4,它规定网络地址由32位2进制表示
    • 范围0.0.0.0-255.255.255.255
    • 一个ip地址通常写成四段十进制数,例:172.16.10.1

    ip地址示意:

    00000000.00000000.00000000.00000000=0.0.0.0
    #前面的是32位的2进制(每八位分为一段)
    
    #后面的是四段十进制数,每一段对应的是8位2进制数
    11111111.11111111.11111111.11111111=255.255.255.255
    

    IP地址分成两部分:

    • 网络部分:标识子网
    • 主机部分:标识主机

    注意:单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类,从网络部分或主机部分都无法辨识一个ip所处的子网

    例:172.16.10.1与172.16.10.2并不能确定二者处于同一子网

    子网掩码:

    所谓”子网掩码”,就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址,也是一个32位二进制数字,它的网络部分全部为1,主机部分全部为0。比如,IP地址172.16.10.1,如果已知网络部分是前24位,主机部分是后8位,那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000,写成十进制就是255.255.255.0。

    子网掩码运算(AND):

    知道”子网掩码”,我们就能判断,任意两个IP地址是否处在同一个子网络方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算(两个数位都为1,运算结果为1,否则为0),然后比较结果是否相同,如果是的话,就表明它们在同一个子网络中,否则就不是。

    示例:

    比如,已知IP地址172.16.10.1172.16.10.2的子网掩码都是255.255.255.0,请问它们是否在同一个子网络?两者与子网掩码分别进行AND运算,
    
    172.16.10.110101100.00010000.00001010.000000001
    
    255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000
    
    AND运算得网络地址结果:10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0
    
    172.16.10.210101100.00010000.00001010.000000010
    
    255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000
    
    AND运算得网络地址结果:10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0
    
    结果都是172.16.10.0,因此它们在同一个子网络。
    
    总结一下,IP协议的作用主要有两个,一个是为每一台计算机分配IP地址,另一个是确定哪些地址在同一个子网络。
    

    ip数据包:

    ip数据包也分为head和data部分,无须为ip包定义单独的栏位,直接放入以太网包的data部分


    head:长度为20到60字节

    data:最长为65,515字节。

    而以太网数据包的”数据”部分,最长只有1500字节。因此,如果IP数据包超过了1500字节,它就需要分割成几个以太网数据包,分开发送了。

    以太网头 ip 头 ip数据
    最长为20到60字节 最长为65,515字节

    ARP协议:

    ARP协议的由来:

    因为计算机通信基本靠吼,即广播的方式,所有上层的包到最后都要封装上以太网头,然后通过以太网协议发送,在谈及以太网协议时候,

    我们了解到通信是基于mac的广播方式实现,计算机在发包时,获取自身的mac是容易的,如何获取目标主机的mac,是一个很重要的问题,那就需要通过arp协议

    ARP协议功能:

    广播的方式发送数据包,获取目标主机的mac地址

    ARP协议的工作方式:

    因为我们可以轻松的到每个电脑的ip,就比如我们所输入的一个百度地址(https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html#_label6(此链接是详细讲解OSI五层协议的可以去看看。))那么其实我们就是得到了一个ip地址,就是相当于我们由了自己的IP地址,和目标的IP地址

    下面我们就来看看怎么去获得目标的mac地址:

    三步走

    例如:主机172.16.10.10/24访问172.16.10.11/24

    一:首先通过ip地址和子网掩码区分出自己所处的子网

    场景 数据包地址
    同一子网 目标主机mac,目标主机ip
    不同子网 网关mac,目标主机ip

    二:分析172.16.10.10/24与172.16.10.11/24处于同一网络(如果不是同一网络,那么下表中目标IP为172.16.10.1,通过ARP获取的是网关的mac)

    源mac 目标mac 源ip 目标ip 数据部分
    发送端主机 发送端mac FF:FF:FF:FF:FF:FF 172.16.10.10/24 172.16.10.11/24 数据

    三:这个包会以广播的方式在发送端所处的自网内传输,所有主机接收后拆开包,发现目标ip为自己的,就响应,返回自己的mac

    我们先发送FF:FF:FF:FF:FF:FF,的目的是什么?

    那就是告诉交换机或者是其他网络硬件,你先帮我看看这个ip地址是不是在我所处的局域网内,如果在你就帮我每台电脑都发送一遍,看看他们的ip地址是不是我的目标ip地址,如果是就让它把它的mac地址发送给我。我就会得到mac地址了。数据也就传到他那里了。

    拓展性知识:

    现在的交换机内部都会有一个,MAC表的一个东西,叫做ARP学习机制,就是相当于一个列表去存储那些我们的MAC地址。以方便我们以后去传输数据的方便。

    4.传输层

    传输层的由来:

    网络层的ip帮我们区分子网以太网层的mac帮我们找到主机,然后大家使用的都是应用程序,你的电脑上可能同时开启qq,暴风影音,等多个应用程序,那么我们通过ip和mac找到了一台特定的主机,如何标识这台主机上的应用程序,答案就是端口,端口即应用程序与网卡关联的编号。

    传输层的功能:

    建立端口到端口的通信。

    补充:端口范围0-65535,其中0-1023为系统占用端口

    TCP协议:(一般以后会使用的更多)

    可靠传输,==TCP数据包没有长度限制,理论上可以无限长,==但是为了保证网络的效率,通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度,以确保单个TCP数据包不必再分割。

    以太网头 ip 头 tcp头 数据
    理论上可以无限长

    UDP协议:(很少去使用。)

    不可靠传输,”报头”部分一共只有8个字节,总长度不超过65,535字节,正好放进一个IP数据包。

    以太网头 ip 头 udp头 数据
    8个字节 总长度不超过65535个字节

    TCP报文

    img

    TCP三次握手和四次挥手

    img

    如何去理解三次握手四次挥手:

                            《三次握手和四次挥手》
    举个栗子:把客户端比作男孩,服务器比作女孩。用他们的交往来说明“三次握手”过程:
    
    (1)男孩喜欢女孩,于是写了一封信告诉女孩:我爱你,请和我交往吧!;写完信之后,男孩焦急地等待,因为不知道信能否顺利传达给女孩。
    (2)女孩收到男孩的情书后,心花怒放,原来我们是两情相悦呀!于是给男孩写了一封回信:我收到你的情书了,也明白了你的心意,其实,我也喜欢你!我愿意和你交往!;
    写完信之后,女孩也焦急地等待,因为不知道回信能否能顺利传达给男孩。
    (3)男孩收到回信之后很开心,因为发出的情书女孩收到了,并且从回信中知道了女孩喜欢自己,并且愿意和自己交往。然后男孩又写了一封信告诉女孩:你的心意和信我都收到了,谢谢你,还有我爱你!
    女孩收到男孩的回信之后,也很开心,因为发出的情书男孩收到了。由此男孩女孩双方都知道了彼此的心意,之后就快乐地交流起来了~~
    这就是通俗版的“三次握手”,期间一共往来了三封信也就是“三次握手”,以此确认两个方向上的数据传输通道是否正常。
                      
    把客户端比作男孩,服务器比作女孩。通过他们的分手来说明“四次挥手”过程。
    
    "第一次挥手":日久见人心,男孩发现女孩变成了自己讨厌的样子,忍无可忍,于是决定分手,随即写了一封信告诉女孩。
    “第二次挥手”:女孩收到信之后,知道了男孩要和自己分手,怒火中烧,心中暗骂:你算什么东西,当初你可不是这个样子的!于是立马给男孩写了一封回信:分手就分手,给我点时间,我要把你的东西整理好,全部还给你!男孩收到女孩的第一封信之后,明白了女孩知道自己要和她分手。随后等待女孩把自己的东西收拾好。
    “第三次挥手”:过了几天,女孩把男孩送的东西都整理好了,于是再次写信给男孩:你的东西我整理好了,快把它们拿走,从此你我恩断义绝!“第四次挥手”:男孩收到女孩第二封信之后,知道了女孩收拾好东西了,可以正式分手了,于是再次写信告诉女孩:我知道了,这就去拿回来!这里双方都有各自的坚持。女孩自发出第二封信开始,限定一天内收不到男孩回信,就会再发一封信催促男孩来取东西!男孩自发出第二封信开始,限定两天内没有再次收到女孩的信就认为,女孩收到了自己的第二封信;若两天内再次收到女孩的来信,就认为自己的第二封信女孩没收到,需要再写一封信,再等两天…..
    倘若双方信都能正常收到,最少只用四封信就能彻底分手!这就是“四次挥手”。
    
    

    5.应用层

    应用层的由来:

    用户使用的都是应用程序,均工作于应用层,互联网是开发的,大家都可以开发自己的应用程序,数据多种多样,必须规定好数据的组织形式

    应用层的功能:

    规定应用程序的数据格式。

    例:TCP协议可以为各种各样的程序传递数据,比如Email、WWW、FTP等等。那么,必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式,这些应用程序协议就构成了”应用层”。

    img

    努力学习!
  • 相关阅读:
    Numpy用于数组的文件输入输出
    numpy利用数组进行数据处理
    numpy的通用函数:快速的元素级数组函数
    NumPy基础知识:数组和矢量计算
    数据处理任务介绍
    Django的ModelForm
    Http1.0和Http1.1的主要区别
    静态库中如何包含资源文件
    zt 正则
    oc调用swift的打包.a / framework 不成功?!
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Orange-YXH/p/13648103.html
Copyright © 2020-2023  润新知