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  • 应用层——HTTP协议 URL:平时俗称“网址”就是URL。 像 / ? : 等这样字符, 已经被url当做特殊意义理解了. 因此这些字符不能随意出现. 比如, 某个参数中需要带有这些特殊字符, 就必须先对特殊字符进行转义 转义...

    应用层——HTTP协议

    URL:平时俗称的“网址”就是URL。
    在这里插入图片描述
    像 / ? : 等这样的字符, 已经被url当做特殊意义理解了. 因此这些字符不能随意出现.
    比如, 某个参数中需要带有这些特殊字符, 就必须先对特殊字符进行转义
    转义的规则如下: 将需要转码的字符转为16进制,然后从右到左,取4位(不足4位直接处理),每2位做一位,前面加上%,编码成%XY 格式("+" 被转义成了 “%2B”)。
    HTTP协议格式
    HTTP请求:
    首行: [方法] + [url] + [版本]
    Header: 请求的属性, 冒号分割的键值对;每组属性之间使用\n分隔;遇到空行表示Header部分结束Body: 空行后面的内容都是Body.
    Body允许为空字符串. 如果Body存在, 则在Header中会有一个ContentLength属性来标识Body的长度.
    HTTP响应:
    首行: [版本号] + [状态码] + [状态码解释]
    Header: 请求的属性, 冒号分割的键值对;每组属性之间使用\n分隔;遇到空行表示Header部分结束
    Body: 空行后面的内容都是Body. Body允许为空字符串. 如果Body存在, 则在Header中会有一个ContentLength属性来标识Body的长度; 如果服务器返回了一个html页面, 那么html页面内容就是在body中.
    最常用的HTTP方法是GET方法和POST方法
    HTTP的状态码:2xx访问成功,3xx重定向,4xx客户端错误,5xx服务器错误
    在这里插入图片描述
    最常见的状态码, 比如 200(OK), 404(Not Found), 403(Forbidden), 302(Redirect, 重定向), 504(Bad Gateway)

    传输层——负责数据能够从发送端传输接收端,UDP协议

    只需要关注发送者和接收者就可以了,中间传输过程一概不管
    端口号:Port,标识了一个主机上进行通信的不同的应用程序
    端口号范围划分:
    0 - 1023: 知名端口号, HTTP, FTP, SSH等这些广为使用的应用层协议, 他们的端口号都是固定的.
    1024 - 65535: 操作系统动态分配的端口号. 客户端程序的端口号, 就是由操作系统从这个范围分配的.
    有些服务器是常用的, 为了使用方便, 便约定一些常用的服务器,使用固定的端口号:
    ssh服务器——使用22端口
    ftp服务器——使用21端口
    telnet服务器——使用23端口
    http服务器——使用80端口
    https服务器——使用44端口
    两个协议都是全双工(双向通信)
    UDP协议
    UDP 比较简单:无连接,不可靠,面向对象,传输效率更高一些
    在这里插入图片描述
    TCP协议——传输控制协议
    TCP 比较复杂:有连接,可靠传输 发送者可以感知到失败,面向字节流
    1.可靠传输
    2.尽可能提高传输机制
    连接管理机制:在正常情况下, TCP要经过三次握手建立连接, 四次挥手断开连接
    三次握手
    在这里插入图片描述
    一来一回中间2个可以合并.
    状态变化:
    1.LISTEN状态(服务器):手机打开,信号良好
    2.ESTABLISHED(客户端/服务端):电话拨通对方接听了
    四次挥手
    在这里插入图片描述
    双方各自向对方发送FIN,在各自向对方发送ACK,中间的两次交互可以合并。
    状态变化:
    1.CLOSE_WAIT:收到第一个FIN的的一方进入CLOSE_WAIT,是为了等待代码中调用关闭方法如果你发现有大量CLOSE_WAIT,是因为有bug,没有调用close方法
    2.TIME_WAIT:主动断开连接的一方进入TIME_WAIT状态,存在的意义是一旦最后一个ACK丢包,可以有机会重传
    TIME_WAIT存在一定时间,在超出这个时间之后,TIME_WAIT状态才会真正消失,释放对应链接
    滑动窗口
    窗口的含义:不等待ACK的情况下最多发多少数据
    滑动的含义:每次收到ACK的同时,就继续往后发下一组数据
    窗口越大,传输效率越高
    窗口也不能无限大,过大影响可靠性
    滑动窗口如果丢包,采用快速重传的方式来进行重传,快速重传本质就是超时重传,只传送真正丢包的数据
    流量控制
    窗口越大,传输效率越高,不能无限大,太大可能接收端处理不过来
    如果生产速度超度了消费速度,接收缓冲区的内容越积越多,达到一定程度缓冲区满了,再有数据传输就会丢包
    使用接收缓冲区空余空间大小,用这个指标衡量接收端处理能力,通过这个指标来控制发送端的窗口大小(发送速度)
    使用接收缓冲区空余空间大小,作为TCP协议报头的窗口大小,这个值就是发送端滑动窗口大小的一个建议值
    阻塞控制
    窗口不能无限大,即使接收端处理速度很快,也可能因为网络环境不佳导致数据丢包
    最终的滑动窗口大小是由 流量控制和 拥塞控制 共同决定的
    拥塞窗口:拥塞控制机制所建议的窗口大小,从一个较小的数字开始,如果网络畅通,放大窗口大小,如果网络丢包,缩小
    滑动窗口的最终值就是流量控制窗口和拥塞窗口的较小值
    慢开始:刚开始传输时拥塞窗口设置的小一些
    延时应答提高传输效率
    在可靠性基础上,尽量提高窗口大小
    和滑动窗口以及流量控制相关,流量孔子需要在ACK中反馈接受缓冲区剩余的空间的大小,此时采用策略
    捎带应答
    建立在延时应答的基础上,内核反馈ACK实际和程序反馈响应的时机合二为一,通过同一个数据报告同时带上两方面的信息
    面向字节流
    粘包问题:由于面向字节流读取数据方式没有具体的约定,很难直接获取到一个完整的应用层数据报
    解决只能从应用层入手:只要在应用层协议设定的时候,明确包的界限就可以了
    1.指定分隔符
    2.指定包的长度
    异常情况
    1.程序异常结束(没啥影响,四次挥手完成)
    2.系统关机
    3.主机掉电/拔网线(a掉电的是接收方,发送方触发超时重传,尝试重新建立连接,彻底释放连接
    b掉电的是发送方,接送方如果一直收不到数据,达到一定时间之后,就会给对方发送一个“心跳包”,如果没有心跳了,就会重新建立连接,如果建立失败,彻底释放连接)

    TCP和UCP 对比
    1.需要可靠传输,优先考虑TCP
    2.传输的单个数据比较大,优先考虑TCP
    3.对性能要求很高,可靠性要求不高,优先考虑UCP
    4.需要实现广播,优先考虑UDP

    网络层——IP协议

    主机: 配有IP地址, 但是不进行路由控制的设备;
    路由器: 即配有IP地址, 又能进行路由控制; 节点: 主机和路由器的统称.
    网段划分
    IP地址(通过一个整数来表示一个地址)分为两个部分, 网络号和主机号
    网络号: 保证相互连接的两个网段具有不同的标识;.
    主机号: 同一网段内, 主机之间具有相同的网络号, 但是必须有不同的主机号.
    通过合理设置主机号和网络号, 就可以保证在相互连接的网络中, 每台主机的IP地址都不相同.
    IP地址不够用问题:
    1.动态分配,上网分配
    2. NAT机制,很多主机共用一个IP地址,路由器根据端口号来进一步区分
    3.IPv6彻底解决问题

    数据链路层——用于两个设备(同一种数据链路节点)之间进行传递.

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  • TCP/IP协议层图TCP/IP协议层所处位置数据发送的过程:封装应用层:应用程序(app)把应用层协议内容以应用层首部的形式封装成数据data,从应用层送给传输层传输层:收到应用层的数据data,把data作为传输层的payload...

    TCP/IP协议层图

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    TCP/IP协议层所处位置

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    数据发送的过程:封装

    应用层:应用程序(app)把应用层协议内容以应用层首部的形式封装成数据data,从应用层送给传输层

    传输层:收到应用层的数据data,把data作为传输层的payload(有效数据),把传输层协议内容(tcp/udp,scrPort,dstPort(和目标程序的子进程绑定)等)以传输层首部transHeader的形式,添加到传输层的payload前面,封装成transHeader+data,送给网络层

    网络层:收到传输层数据transportHeader+data,把transportHeader+data作为网络层的payload,把网络层协议内容(ipv4/ipv6,scrIP,dstIP,protocol(表明上层传输层的类型tcp/udp)等)以网络层首部ipHeader的形式,添加到网络层的payload前面,封装成ipHeader+transHeader+data,送给数据链路层

    数据链路层:收到网络层数据ipHeader+transHeader+data,把ipHeader+transHeader+data作为数据链路层的payload,把链路层协议内容(scrMac,dstMac,type(表明上层网络层的类型arp/ipv4/ipv6)等)以链路层首部macHeader的形式,添加到链路层的payload前面,封装成macHeader+ipHeader+transHeader+data,通过网卡发到物理层上

    数据接收的过程:解封装

    数据链路层:网卡从物理层上接收数据macHeader+ipHeader+transHeader+data,在链路层解封装链路层首部macHeader,找到dstMac,和自己的mac地址判断是否相同,不同则丢弃,相同说明是发给自己的包,根据type通知网络层的正确的子程序(arp/ipv4/ipv6)来取链路层的payload,即ipHeader+transHeader+data

    网络层:网络层子程序取到数据后,解封装网络层首部ipHeader,匹配dstIP和自己的IP地址,不同则丢弃,一致则根据protocol通知传输层的正确的子程序(tcp/udp)来取网络层的payload,即transHeader+data

    传输层:传输层子程序取到数据后,解封装传输层首部transHeader,首先会计算校验和checksum,错误则丢弃,正确则根据dstPort通知绑定的子进程来取传输层的payload,即data

    应用层:子进程取到数据后,交给对应的目标应用程序处理

    报文数据结构

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  • 详细说明一下,osi模型第7层到第1层依次是: 第7层 应用层:OSI中最高层。为特定类型网络应用提供了访问OSI环境手段。应用层确定进程之间通信性质,以满足用户需要。应用层不仅要提供应用进程所需要...

    详细说明一下,osi模型从第7层到第1层依次是:
    第7层 应用层:OSI中的最高层。为特定类型的网络应用提供了访问OSI环境的手段。应用层确定进程之间通信的性质,以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作,而且还要作为应用进程的用户代理,来完成一些为进行信息交换所必需的功能。它包括:文件传送访问和管理FTAM、虚拟终端VT、事务处理TP、远程数据库访问RDA、制造业报文规范MMS、目录服务DS等协议;
      第6层 表示层:主要用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式。为上层用户解决用户信息的语法问题。它包括数据格式交换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能;
      第5层 会话层:—在两个节点之间建立端连接。为端系统的应用程序之间提供了对话控制机制。此服务包括建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设置,尽管可以在层4中处理双工方式 ;
      第4层 传输层:—常规数据递送-面向连接或无连接。为会话层用户提供一个端到端的可靠、透明和优化的数据传输服务机制。包括全双工或半双工、流控制和错误恢复服务;
      第3层 网络层:—本层通过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。它包括通过互连网络来路由和中继数据 ;
      第2层 数据链路层:—在此层将数据分帧,并处理流控制。屏蔽物理层,为网络层提供一个数据链路的连接,在一条有可能出差错的物理连接上,进行几乎无差错的数据传输。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址;
      第1层 物理层:处于OSI参考模型的最底层。物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接,以便透明的传送比特流。
      数据发送时,从第七层传到第一层,接收数据则相反。
      上三层总称应用层,用来控制软件方面。下四层总称数据流层,用来管理硬件。
      数据在发至数据流层的时候将被拆分。
      在传输层的数据叫段,
    网络层叫包,
    数据链路层叫帧,
    物理层叫比特流,这样的叫法叫PDU(协议数据单元)

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  • 数据链路层

    2019-03-25 16:24:35
    链路层(数据链路层或网络接口层):通常包括操作系统中设备驱动程序和计算机中对应网络接口卡。 网络层:处理分组在网络中活动;在TCP/IP协议族中,网络层包括IP协议(网际协议),ICMP协议(Internet互联网...

    TCP/IP通常被认为是一个四层协议系统。从下到上分别是:链路层,网络层,运输层和应用层。

    链路层(数据链路层或网络接口层):通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。

    网络层:处理分组在网络中的活动;在TCP/IP协议族中,网络层包括IP协议(网际协议),ICMP协议(Internet互联网控制报文协议),IGMP(Internet组管理协议)。

    运输层:主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。两个传输协议:TCP(传输控制协议),UDP(用户数据协议)。

    应用层:处理特定的应用程序细节。通用的应用程序包括:Telnet远程登录;FTP文件传输协议;SMTP简单邮件传送协议;SNMP简单网络管理协议等。

    IP地址长32bit。在IP首部有一个长度8bit的数值,称作协议域。(其中1表示ICMP;2表示IGMP;6表示TCP协议;17表示UDP协议)

    数据链路层的功能:

    1.为IP模块发送和接受IP数据报

    2.为ARP模块发送ARR请求和接受ARP应答

    3.为RARP发送RARP请求和接受RARP应答

    链路层的协议:以太网链路层协议;两个串行接口链路层协议(SLIP和PPP点对点协议)

    以太网以CSMA/CD(带冲突检测的载波侦听多路接入)的媒体方法接入。

    最大传输单元MTU

    路径MTU

     

     

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    千次阅读 2019-08-10 16:34:15
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从应用层到数据链路层的协议