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  • OSI七层协议大白话解读

    万次阅读 多人点赞 2018-08-02 16:59:48
    互联网的本质就是一系列的网络协议,这个协议就叫OSI协议(一系列协议),按照功能不同,分工不同,人为的分层七层。实际上这个七层是不存在的。没有这七层的概念,只是人为的划分而已。区分出来的目的只是让你明白...

    互联网的本质就是一系列的网络协议,这个协议就叫OSI协议(一系列协议),按照功能不同,分工不同,人为的分层七层。实际上这个七层是不存在的。没有这七层的概念,只是人为的划分而已。区分出来的目的只是让你明白哪一层是干什么用的。

    每一层都运行不同的协议。协议是干什么的,协议就是标准。

    实际上还有人把它划成五层、四层。

    七层划分为:应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

    五层划分为:应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

    四层划分为:应用层、传输层、网络层、网络接口层

    物理层:

    字面意思解释:物理传输、硬件、物理特性。在深圳的你与北京的朋友聊天,你的电脑必须要能上网,物理体现是什么?是不是接一根网线,插个路由器,北京的朋友那边是不是也有根网线,也得插个路由器。也就是说计算机与计算机之间的通信,必须要有底层物理层方面的连通,就类似于你打电话,中间是不是必须得连电话线。

    中间的物理链接可以是光缆、电缆、双绞线、无线电波。中间传的是电信号,即010101...这些二进制位。

    底层传输的010010101001...这些二级制位怎么才能让它有意义呢?

    要让这些010010101001...有意思,人为的分组再适合不过了,8位一组,发送及接收都按照8位一组来划分。接收到8位为一组的话,那么就可以按照这8位数来做运算。如果没有分组,对方接收的计算机根本就不知道从哪一位开始来做计算,也解析不了收到的数据。我发了16位你就按照16位来做计算吗?我发100位你就按照100位做计算吗?没什么意义是吧。因此要想让底层的电信号有意义,必须要把底层的电信号做分组。我做好8位一组,那么我收到数据,我就知道这几个8位做一组,这几个8位做一组。那么每个8位就可以得到一个确定的数。分组是谁干的活呢?物理层干不了,这个是数据链路层干的。

    数据链路层

    早期的时候,数据链路层就是来对电信号来做分组的。以前每个公司都有自己的分组方式,非常的乱,后来形成了统一的标准(标准就是协议),即以太网协议Ethernet。

    Ethernet规定

    一组电信号称之为一个数据包,或者叫做一个“帧”

    • 每一数据帧分成:报头head和数据data两部分

    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

    head长度+data长度=最短64字节,最长1518字节,超过最大限制就分片发送。

    这就像写信,发送者的地址(源地址)就是你家的地址,接收者地址(目标地址)就是对方的收信地址,你家的路由器就相当于邮局。其实在计算机通信中的源地址和目标地址指的是mac地址

    Mac地址的由来:

    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,发送端的和接收端的地址便是指网卡的地址,即Mac地址。

    每块网卡出厂时都被烧录上一个实际上唯一的Mac地址,长度为48位2进制,通常由12位16进制数表示,(前六位是厂商编码,后六位是流水线号)

    有了mac地址以后,计算机就可以通信了,假设一个教室就是一个局域网(隔离的网络),这个教室里面有几台计算机,计算机的通信和人的通信是一个道理,把教室里面的人都比作一个个计算机,假设教室里面的人都是瞎子,其实计算机就是瞎子的,计算机通信基本靠吼,现在我要找教室里面的飞哥要战狼2的片,然后我就吼一声,说我要找飞哥要战狼2的片,战狼2的片就属于我的数据,但是我在发的时候我是不是要标识我是谁,我要找谁,我是谁就是我的mac地址,我要找谁就是飞哥的mac地址,这两个地址做数据包的头部,再加上数据战狼2的片就构成了一个数据帧。

    这个数据包封装好以后就往外发,到物理层以后就全部转成二级制,往外发是怎么发的呢?就是靠吼。即“我是Edison,我找飞哥要战狼2的片”。这么吼了一嗓子以后,全屋子的人都能听到,这就是广播。

    计算机底层,只要在一个教室里(一个局域网),都是靠广播的方式,吼。

    局域网的理解:什么是互联网,互联网就是由一个个局域网组成,局域网内的计算机不管是对内还是对外都是靠吼,这就是数据链路层的工作方式-----广播。

    广播出去以后,所有人都听得见,所有人都会拆开这个包,读发送者是谁,接收者是谁,只要接收者不是自己就丢弃掉。对计算机来说,它会看自己的Mac地址,飞哥收到以后,他就会把片发给我,发送回来同样采用广播的方式了,靠吼。

    同一个教室(同一个局域网)的计算机靠吼来通信,那不同教室的计算机又如何?

    比如说局域网1的pc1与局域网2的pc10如何通信?你在教室1(局域网1)吼,教室2(局域网2)的人肯定是听不见的。这就是跨网络进行通信,数据链路层就解决不了这个问题了,这就得靠网络层出面了。

    在讲网络层之前,其实基于广播的这种通信就可以实现全世界通信了,你吼一声,如果全世界是一个局域网,全世界的计算机肯定可以听得见,从理论上似乎行得通,如果全世界的计算机都在吼,你想一想,这是不是一个灾难。因此,全世界不能是一个局域网。于是就有了网络层。

    网络层:

    网络层定义了一个IP协议,

    你想,我是这个教室的一个学生,我想找隔壁教室一个叫老王的学生,我也不认识老王,那怎么办,我吼?老王在另外一个教室肯定是听不到的。找教室的负责人,这个教室的负责人就负责和隔壁教室的负责人说话,说我们教室的有个学生要找你们教室的老王。往外传的东西交给负责人就可以了,内部的话上面已经提到,通过广播的方式,对外的东西广播失效。教室的负责人就是网关,网关即网络关口的意思。

    Mac地址是用来标识你这个教室的某个位置,IP地址是用来标识你在哪个教室(哪个局域网)。你要跨网络发包你是不是要知道对方的IP地址,比如你要访问百度,你肯定得知道百度服务器的IP地址。计算机在发包前,会判断你在哪个教室,对方在哪个教室,如果在一个教室,基于mac地址的广播发包就OK了;如果不在一个教室,即跨网络发包,那么就会把你的包交给教室负责人(网关)来转发。Mac地址及IP地址唯一标识了你在互联网中的位置。

    数据链路层中会把网络层的数据包封装到数数据链路层的数据位置,然后再添加上自己的包头,再发给物理层,物理层发给网关,网关再发给对方教室的网关,对方教室的网关收到后在那个教室做广播。

    在数据链路层看,数据封装了两层,跟玩俄罗斯套娃有点类似,一层套了一层。

    最终变成

    现在来看另一个问题,在吼之前怎么知道对方的Mac地址?这就得靠ARP协议。

    ARP协议的由来:在你找飞哥要片之前,你的先干一件事,想办法知道飞哥的Mac地址。即你的机器必须先发一个ARP包出去,ARP也是靠广播的方式发,ARP发送广播包的方式如下:

    局域网中怎么获取对方的Mac地址:

    肯定要知道对方的IP地址,这是最基本的,就像你要访问百度,肯定得知道百度的域名,域名就是百度的IP地址。自己的IP可以轻松获得,自己的Mac也轻松获取,目标Mac为12个F,我们叫广播地址,表达的意思是我想要获取这个目标IP地址172.16.10.11的机器的Mac地址。Mac为12个F代表的是一种功能,这个功能就是获取对方的MAC地址,计算机的Mac永远不可能是12个F。假设是在本教室广播,一嗓子吼出去了,所有人开始解包,只有IP地址是172.16.10.11的这个人才会返回他的Mac地址,其他人全部丢弃。发回来源Mac改成飞哥自己的Mac地址,同时把飞哥的Mac地址放在数据部分。

    跨网络怎么获取对方的Mac地址:

    通过IP地址区分,计算机运算判断出飞哥不在同一个教室,目标IP就变成了网关的IP了。网关的IP在计算机上配死了,可以轻松获取。

    这样网关就会把它的Mac地址返回给你,然后正常发包

    网关帮你去找飞哥,但对用户来说,我们根本就感觉不到网关的存在。

    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。

    传输层功能:建立端口到端口的通信

    补充:端口范围0-65535,0-1023为系统占用端口

    tcp协议:

    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                                                    

     

    udp协议:

    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              

     

     

    应用层

    应用层由来: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”。

     

     

     

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  • 网络七层协议的通俗理解

    千次阅读 多人点赞 2018-07-10 11:12:55
    网络七层协议的通俗理解 网络七层协议的通俗理解 需求1: 需求2: 需求3: 需求4: 需求5: 需求6: 需求7: Socket: OSI七层模式简单通俗理解 这个模型学了好多次,总是记不住。今天又看了一遍,...

    网络七层协议的通俗理解

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    OSI七层模式简单通俗理解

    这个模型学了好多次,总是记不住。今天又看了一遍,发现用历史推演的角度去看问题会更有逻辑,更好记。本文不一定严谨,可能有错漏,主要是抛砖引玉,帮助记性不好的人。总体来说,OSI模型是从底层往上层发展出来的。

    这个模型推出的最开始,是是因为美国人有两台机器之间进行通信的需求。

    需求1:

    科学家要解决的第一个问题是,两个硬件之间怎么通信。具体就是一台发些比特流,然后另一台能收到。

    于是,科学家发明了物理层

    主要定义物理设备标准,如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流(就是由1、0转化为电流强弱来进行传输,到达目的地后在转化为1、0,也就是我们常说的数模转换与模数转换)。这一层的数据叫做比特。


    需求2:

    现在通过电线我能发数据流了,但是,我还希望通过无线电波,通过其它介质来传输。然后我还要保证传输过去的比特流是正确的,要有纠错功能。

    于是,发明了数据链路层

    定义了如何让格式化数据以进行传输,以及如何让控制对物理介质的访问。这一层通常还提供错误检测和纠正,以确保数据的可靠传输。
    在该层中,数据以为单位传输。在帧中,有收信地址(Source, SRC)和送信地址(Destination, DST),还有能够探测错误的校验序列(Frame Check Sequence)。当然,帧中最重要的最重要是所要传输的数据 (payload)。

    以太网(Ethernet)WiFi是现在最常见的连接层协议。通过连接层协议,我们可以建立局域的以太网或者WiFi局域网,并让位于同一局域网络中的两台计算机通信。


    需求3:

    现在我能发正确的发比特流数据到另一台计算机了,但是当我发大量数据时候,可能需要好长时间,例如一个视频格式的,网络会中断好多次(事实上,即使有了物理层和数据链路层,网络还是经常中断,只是中断的时间是毫秒级别的)。

    那么,我还须要保证传输大量文件时的准确性。于是,我要对发出去的数据进行封装。就像发快递一样,一个个地发。

    于是,先发明了传输层(传输层在OSI模型中,是在网络层上面)

    例如TCP,是用于发大量数据的,我发了1万个包出去,另一台电脑就要告诉我是否接受到了1万个包,如果缺了3个包,就告诉我是第1001,234,8888个包丢了,那我再发一次。这样,就能保证对方把这个视频完整接收了。

    例如UDP,是用于发送少量数据的。我发20个包出去,一般不会丢包,所以,我不管你收到多少个。在多人互动游戏,也经常用UDP协议,因为一般都是简单的信息,而且有广播的需求。如果用TCP,效率就很低,因为它会不停地告诉主机我收到了20个包,或者我收到了18个包,再发我两个!如果同时有1万台计算机都这样做,那么用TCP反而会降低效率,还不如用UDP,主机发出去就算了,丢几个包你就卡一下,算了,下次再发包你再更新。

    TCP协议是会绑定IP和端口的协议,下面会介绍IP协议。


    需求4:

    传输层只是解决了打包的问题。但是如果我有多台计算机,怎么找到我要发的那台?或者,A要给F发信息,中间要经过B,C,D,E,但是中间还有好多节点如K.J.Z.Y。我怎么选择最佳路径?这就是路由要做的事。

    于是,发明了网络层。即路由器,交换价那些具有寻址功能的设备所实现的功能。这一层定义的是IP地址,通过IP地址寻址。所以产生了IP协议。
    通过路由实现不同局域网间的通信。


    需求5:

    现在我们已经保证给正确的计算机,发送正确的封装过后的信息了。但是用户级别的体验好不好?难道我每次都要调用TCP去打包,然后调用IP协议去找路由,自己去发?当然不行,所以我们要建立一个自动收发包,自动寻址的功能。

    于是,发明了会话层。会话层的作用就是建立和管理应用程序之间的通信。


    需求6:

    现在我能保证应用程序自动收发包和寻址了。但是我要用Linux给window发包,两个系统语法不一致,就像安装包一样,exe是不能在linux下用的,shell在window下也是不能直接运行的。于是需要表示层(presentation),帮我们解决不同系统之间的通信语法问题。


    需求7:

    OK,现在所有必要条件都准备好了,我们可以写个android程序,web程序去实现需求把。


    Socket:

    这不是一个协议,而是一个通信模型。其实它最初是伯克利加州分校软件研究所,简称BSD发明的,主要用来一台电脑的两个进程间通信,然后把它用到了两台电脑的进程间通信。所以,可以把它简单理解为进程间通信,不是什么高级的东西。主要做的事情不就是:

    A发包:发请求包给某个已经绑定的端口(所以我们经常会访问这样的地址182.13.15.16:1235,1235就是端口);收到B的允许;然后正式发送;发送完了,告诉B要断开链接;收到断开允许,马上断开,然后发送已经断开信息给B。

    B收包:绑定端口和IP;然后在这个端口监听;接收到A的请求,发允许给A,并做好接收准备,主要就是清理缓存等待接收新数据;然后正式接收;接受到断开请求,允许断开;确认断开后,继续监听其它请求。

    可见,Socket其实就是I/O操作。Socket并不仅限于网络通信。在网络通信中,它涵盖了网络层、传输层、会话层、表示层、应用层——其实这都不需要记,因为Socket通信时候用到了IP和端口,仅这两个就表明了它用到了网络层和传输层;而且它无视多台电脑通信的系统差别,所以它涉及了表示层;一般Socket都是基于一个应用程序的,所以会涉及到会话层和应用层。

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  • 一、TCP/IP网络分层模型*(四层协议) TCP/IP的设计者创造性的提出“分层”的概念,把复杂的网络通信划分出多个层次,再给每一层分配不同的职责,采用“分而治之”的方法解决了网络通信的难题。TCP/IP是一个纯软件...

    一、TCP/IP网络分层模型*(四层协议)

        TCP/IP的设计者创造性的提出“分层”的概念,把复杂的网络通信划分出多个层次,再给每一层分配不同的职责,采用“分而治之”的方法解决了网络通信的难题。TCP/IP是一个纯软件的栈,缺少物理设备。

        TCP/IP协议共有四层,链接层(MAC层) →  网际层(IP层)→ 传输层(TCP层)→ 应用层   各层之间传输的内容可以统称为 数据包

        第一层叫“链接层”,负责在以太网、WiFi这样的底层网络上发送原始数据,工作在网卡的层次,使用MAC地址来标记网络上的设备,所以也可以叫MAC层。传输单位是“帧”

        第二层叫"网际层"或者“网络互连层”,用IP地址取代MAC地址,把许多局域网、广域网连接成一个虚拟的巨大网络,在这个网络里找设备时只有把IP地址再“翻译”成MAC地址就可以了。传输单位是“”。

        第三层叫“传输层”,负责保证数据在IP地址标记的两点之间“可靠”地传输。传输单位是“”。

        第四层叫“应用层”,有各种面向具体应用的协议,HTTP、FTP、SMTP等。传输单位是“消息或报文”。

        TCP协议还有一个小伙伴UDP协议,两者相比之下,TCP是一个有状态的协议,需要先三次握手与对方建立连接才能发送数据,而且保证数据不丢失不重复UDP则比较简单,无状态,不用事先建立连接就可以发数据,但不保证数据一定发送到对方。两个协议的重要区别在于数据的形式。TCP是连续的“字节流”,有先后顺序,UDP则是分散的小数据包,是顺序发,乱序收

    二、OSI网络分层模型(七层协议)

        OSI:“开放式系统互联通信参考模型”,从下到上分别是:物理层  →  数据链路层  →  网络层  →  传输层  →  会话层  →  表示层  →  应用层

        第一层:物理层,网络的物理形式,如电缆、光纤、网卡、集线器等。

        第二层:数据链路层,相当于TCP/IP协议的链接层;

        第三层:网络层,相当于TCP/IP协议的网际层(IP层);

        第四层:传输层,相当于TCP/IP协议的传输层;

        第五层:会话层,维护网络中的连接状态,即保持回话和同步。

        第六层:表示层,把数据转换成合适的、可理解语法和语义。

        第七层:应用层,面向具体的应用传输数据。

        TCP/IP无物理层,第五、六、七层对应应用层,TCP/IP协议和OSI协议就对应起来了。

        辨别四层和七层,“两个凡是”:凡是由操作系统负责处理的就是四层或四层以下,凡是需要有应用程序处理的就是第七层。

        二层转发:设备工作在数据链路层,帧在经过交换机设备时,检查帧的头部信息,拿到目标的MAC地址,进行本地转发和广播。

        三层路由:设备工作在IP层,报文经过有路由功能的设备时,分析报文的头部信息,拿到IP地址,根据网段范围,进行本地转发或者选择下一个网关。

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  • 网络七层协议

    千次阅读 热门讨论 2017-12-26 14:29:35
    OSI是一个开放性的通信系统互连参考模型,他是一个定义得非常好的协议规范。OSI模型有7层结构, OSI的7层从上到下分别是 7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 数据...七层协议知识: 应用层 (Application)

              OSI是一个开放性的通信系统互连参考模型,他是一个定义得非常好的协议规范。OSI模型有7层结构, OSI的7层从上到下分别是 7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层 ;其中高层(即7、6、5、4层)定义了应用程序的功能,下面3层(即3、2、1层)主要面向通过网络的端到端的数据流。

        1.七层协议知识:

         应用层 (Application)

             网络服务与最终用户的一个接口。
             协议有:HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP

         表示层(Presentation Layer)

             数据的表示、安全、压缩。(在五层模型里面已经合并到了应用层)
             格式有,JPEG、ASCll、DECOIC、加密格式等

         会话层(Session Layer)

             建立、管理、终止会话。(在五层模型里面已经合并到了应用层)
             对应主机进程,指本地主机与远程主机正在进行的会话

         传输层 (Transport)

             定义传输数据的协议端口号,以及流控和差错校验。
             协议有:TCP UDP,数据包一旦离开网卡即进入网络传输层

         网络层 (Network)

             进行逻辑地址寻址,实现不同网络之间的路径选择。
             协议有:ICMP IGMP IP(IPV4 IPV6) ARP RARP

             建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验[2] 等功能。(由底层网络定义协议)将比特组合成字节进而组合成帧,用MAC地址访问介质,错误发现但不能纠正。

         物理层(Physical Layer)

             建立、维护、断开物理连接。(由底层网络定义协议)

         2.图表简易介绍七层:

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         3.七层传输概要:

              1.当要发送信息时,应用层将数据编码,送到传输层.
             2.传输层对数据进行分段,并加上头部信息:本地端口号,目的端口号等信息
             3.网际层对数据段加装头部信息:本地IP地址,对方网关IP地址,上层协议(TCP或UDP)等信息
             4.网络访问层对数据包加装帧头帧尾:本地MAC,网关MAC地址,检验等等,
             5.网卡将封装后的数据转换成bit流送往网关.
             6,网关接收bit流后,还原为数据帧.再拆开帧头,拆开IP包头,查找路由表,路由到相应端口,用端口MAC地址替换源MAC.送上外部网络.
             7.外部网络将数据交到对方网关.

         4.根据自己的理解,简单描述七层之间的数据交互。

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  • 网络七层协议、TCP/IP、UDP、HTTP、Socket 个人理解

    万次阅读 多人点赞 2017-02-17 09:44:03
    谈到任何联网的协议,我们就必须要谈到OSI(网络七层协议模型),必须遵循这个协议模型,我们的手机和电脑才可以联网通信,首先来看一下OSI OSI OSI是一个开放性的通信系统互连参考模型,他是一个定义得非常好的...
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  • 网络编程-网路七层协议

    千次阅读 2017-08-04 22:36:34
    网路七层协议图 了解网络协议(Network Protocol)之间的关系对网络分析是非常必要的,网络协议图(Network Protocols Map)对网络管理人员来讲,是必备的网络协议学习工具之一,但我们看到,网上内容比较全面的...
  • 网络五层协议与O SI七层协议

    千次阅读 2017-09-05 10:32:58
    如果大学的计算机基础不错,这应该都是 计算机网络教材里面的内容。之前在面试的时候面试官有问过类似的通信知识,瞬间石乐志。于是在自己原有的 理解上重新学习一遍,记下此篇。
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空空如也

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怎样理解七层协议