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一、分層思想

1、分層背景

由于各個計算機廠商都采用私有的網(wǎng)絡(luò)模型，因此給通信帶來諸多麻煩，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（InternationalStandardOrganization，ISO)于1984年頒布了開放系統(tǒng)互聯(lián)（OpenSystemInterconnection，OSI）參考模型。

2、分層優(yōu)點

各層之間相互獨立，每一層只實現(xiàn)一種相對獨立的功能，使問題復(fù)雜程度降低，利于針對解決問題

靈活性好，各層內(nèi)部的操作不會影響其他層

結(jié)構(gòu)上可分割開，各層之間都可以采用最合適的技術(shù)來實現(xiàn)

易于實現(xiàn)和維護，因為整個系統(tǒng)已被分解成相對獨立的子系統(tǒng)

能促進標(biāo)準(zhǔn)化工作，因為每一層的功能及其提供的服務(wù)都有了精確的說明

二、OSI參考模型

OSI參考模型是一個開放式體系結(jié)構(gòu)，它規(guī)定將網(wǎng)絡(luò)分為七層，從下往上依次是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層：

1、應(yīng)用層------網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與最終用戶的一個接口（用戶操作）

指定各種的應(yīng)用協(xié)議，人機交互窗口，把人的語言輸入到計算機中（qq聊天輸入字符）

2、表示層------數(shù)據(jù)的表示、安全、壓縮（人的語言翻譯成計算機）將接收到的數(shù)據(jù)翻譯成二進制數(shù)據(jù)，并指定數(shù)據(jù)的存儲格式、加密格式，解密等等工作，

3、會話層------建立、管理、中止會話是否允許建立會話連接，建立了不同操作系統(tǒng)的之間的會話，通過一些協(xié)議去判斷符合確定你的兩個軟件之間是否可以進行通信（兩個微信之間進行通信）

4、傳輸層------定義傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議端口號，以及流控和差錯校驗將上層數(shù)據(jù)分片并加上端口號封裝成數(shù)據(jù)段，或通過對報文頭中的端口識別，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中不同主機上的用戶進程之間的數(shù)據(jù)通信。

（1）可靠傳輸---傳遞數(shù)據(jù)前必須事先建立連接，可靠性高，傳輸效率低------打電話（tcp）（2）不可靠傳輸-----數(shù)據(jù)可以直接發(fā)送，傳輸效率高，可靠性低-----短信（udp）

5、網(wǎng)絡(luò)層------定義邏輯地址、實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的尋址，理論選擇轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的最佳路徑將上層數(shù)據(jù)加上源和目的方的邏輯（IP）地址封裝成數(shù)據(jù)包，實現(xiàn)數(shù)據(jù)從源端到目的端的傳輸（分揀員，分揀到底數(shù)據(jù)走哪條路更快）

6、數(shù)據(jù)鏈路層--------建立邏輯連接、進行硬件地址尋址、差錯校驗等功能（交換機網(wǎng)卡）將上層數(shù)據(jù)加上源和目的方的物理(MAC）地址封裝成數(shù)據(jù)幀，MAc地址是用來標(biāo)識網(wǎng)卡的物理地址，建立數(shù)據(jù)鏈路;當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤時，可以重傳數(shù)據(jù)幀。

7、物理層------建立、維護、斷開物理連接報文頭部和上層數(shù)據(jù)信息都是由二進制數(shù)組成的，物理層將這些二進制數(shù)字組成的比特流轉(zhuǎn)換成電信號在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。

應(yīng)用層、表示層、會話層為高三層，是面向用戶的；

網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層為低三層，是面向硬件的。

網(wǎng)絡(luò)層及以下的通信為點到點通信（主機與主機）；

傳輸層的通信為端到端（端口到端口）。

三、TCP/IP參考模型

另外一個著名的模型是TCP/IP模型。TCP/IP是傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）的簡稱。

TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）是指能夠在多個不同網(wǎng)絡(luò)間實現(xiàn)信息傳輸?shù)膮f(xié)議簇。TCP/IP協(xié)議不僅僅指的是TCP和IP兩個協(xié)議，而是指一個由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等協(xié)議構(gòu)成的協(xié)議簇，只是因為在TCP/IP協(xié)議中TCP協(xié)議和IP協(xié)議最具代表性，所以被稱為TCP/IP協(xié)議。

TCP/IP4層模型（思科）從下往上依次為：網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層

TCP/IP5層模型（華為）從下往上依次為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層

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設(shè)備與層的對應(yīng)關(guān)系：

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四、TCP/IP協(xié)議簇的組成

1、物理層：

IEEE802.3有線局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）

IEEE802.11無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

2、數(shù)據(jù)鏈路層：

點對點協(xié)議（Point-to-PointProtocol）PPP協(xié)議是目前廣域網(wǎng)上應(yīng)用最廣泛的協(xié)議之一，它的優(yōu)點在于簡單、具備用戶驗證能力、可以解決IP分配等。

3、網(wǎng)絡(luò)層：

IP協(xié)議：（InternetProtocol，網(wǎng)際協(xié)議），而IP又由四個支撐協(xié)議組成：

ARP（地址解析協(xié)議）：是根據(jù)IP地址獲取物理mac地址的協(xié)議

RARP（逆地址解析協(xié)議）：是根據(jù)物理mac地址獲取IP地址的協(xié)議

ICMP（網(wǎng)際控制報文協(xié)議）：ping網(wǎng)絡(luò)連通性檢測

IGMP（網(wǎng)際組管理協(xié)議）：一個組播協(xié)議，該協(xié)議運行在主機和組播路由器之間

單播：1對1發(fā)消息

組播：只對一部分人發(fā)消息

廣播：對所有人發(fā)消息

4、傳輸層：

TCP：傳輸控制協(xié)議可靠協(xié)議（安全性高，速度慢）

UDP：用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議不可靠協(xié)議（安全性不高，速度快）

5、應(yīng)用層：

HTTP（超文本傳輸協(xié)議）：是一個簡單的請求-響應(yīng)協(xié)議，現(xiàn)在主要的場景是web服務(wù)，就是網(wǎng)頁的傳輸，默認(rèn)使用tcp的80端口。

HTTPs：是以安全為目標(biāo)的HTTP通道，在HTTP的基礎(chǔ)上通過傳輸加密和身份認(rèn)證保證了傳輸過程的安全性，默認(rèn)使用tcp的443端口。

FTP文件傳輸協(xié)議：FTP（fileFileTransferProtocol）提供交互式的訪問，允許客戶指明文件的類型與格式，并允許文件具有存取權(quán)限，默認(rèn)使用tcp的20，21端口。

TFTP簡單文件傳輸協(xié)議：是一個小而易于實現(xiàn)的文件傳送協(xié)議，TFTP只支持文件傳輸，不支持交互，沒有龐大的命令集。也沒有目錄列表功能，以及不能對用戶進行身份鑒別，默認(rèn)使用udp的69端口。

SNMP簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議：是專門設(shè)計用于在IP網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（服務(wù)器、工作站、路由器、交換機及HUBS等）的一種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，默認(rèn)使用udp的161端口。

SMTP簡單郵件傳輸協(xié)議：一組用于從源地址到目的地址傳送郵件的規(guī)則，并且控制信件的中轉(zhuǎn)方式，用于郵件的發(fā)送，默認(rèn)使用tcp的25端口。

POP3郵局協(xié)議版本3：用于郵件的接收，默認(rèn)使用tcp的110端口。

telnet遠程登陸協(xié)議：一種字符模式的終端服務(wù)，可以使用戶通過網(wǎng)絡(luò)進入遠程主機或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，然后對遠程主機或設(shè)備進行操作，默認(rèn)使用tcp的23端口。

ssh安全的遠程登陸協(xié)議，默認(rèn)使用tcp的22端口。

DNS域名解析系統(tǒng)：將域名和IP地址相互映射，默認(rèn)使用tcp和udp的53端口。

DHCP（動態(tài)主機配置協(xié)議）是一個局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。指的是由服務(wù)器控制一段IP地址范圍，客戶機登錄服務(wù)器時就可以自動獲得服務(wù)器分配的IP地址和子網(wǎng)掩碼，默認(rèn)使用udp的67和68端口。

五、數(shù)據(jù)封裝與解封裝過程。

1、數(shù)據(jù)封裝過程

應(yīng)用層：將用戶信息轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進行分片；

傳輸層：將二進制數(shù)據(jù)分割成小的數(shù)據(jù)段，在數(shù)據(jù)前封裝TCP報文頭部（數(shù)據(jù)段）

（TCP頭部的關(guān)鍵信息–端口號）；

網(wǎng)絡(luò)層：接收上一層的數(shù)據(jù)段，在數(shù)據(jù)段前封裝IP頭部（數(shù)據(jù)包）

（IP頭部的關(guān)鍵信息–IP地址）；

數(shù)據(jù)鏈路層：接收上一層的數(shù)據(jù)包，在數(shù)據(jù)包前加入MAC頭部（數(shù)據(jù)幀）

（MAC頭部的關(guān)鍵信息--MAC地址）；

物理層：二進制數(shù)據(jù)組成的比特流轉(zhuǎn)化為電信號在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。（bit流）

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2、數(shù)據(jù)解封裝過程

物理層：將電信號轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)據(jù)，并將其送至數(shù)據(jù)鏈路層；

數(shù)據(jù)鏈路層：查看目標(biāo)MAC地址，判斷其是否與自己的MAC地址吻合。若吻合，則拆掉MAC頭部，將剩余數(shù)據(jù)傳輸至上一層；若不吻合，則丟棄數(shù)據(jù)；

網(wǎng)絡(luò)層：查看目標(biāo)IP地址，地址是自己的，就拆掉IP頭部，繼續(xù)傳輸至上一層；地址不是自己的，就丟棄數(shù)據(jù)；

傳輸層：根據(jù)TCP頭部判斷數(shù)據(jù)段送往哪里，之后將被分組的數(shù)據(jù)段重組，傳送至應(yīng)用層；

應(yīng)用層：將二進制數(shù)據(jù)還原成原始信息。

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