网络模型笔记

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OSI七层网络模型

   是ISO组织在1985年研究的网络互连模型。 目的就是推荐所有公司使用这个规范来控制网络,这样所用公司就有相同的规范,就能**互联**了。--- 互联网
  1. 实现两台机器互联,机器与机器间如何通信?(需求, 引入物理层)
    • 物理层 .
      • 互联物理链路,物理介质。网线(双绞线),光纤,无线电波—基本的连接。
      • 形式存在—0101二进制,电信号(比特流)
  2. 010101比特流是没有含义的数据,如何变成有意义的数据?且知道数据发送到什么地方?(引入数据链路层)
    • 数据链路层
      • 比特流进行处理:分组。8位为一组(1个字节),依次顺序发送数据—帧
      • MAC地址。网卡(类似身份证),唯一的。寄信人地址(源MAC地址) + 收信人地址(目的地址)
  3. 主机间通信的最优路线?以及如何知道收信方的MAC地址?(引入网络层)
    • 网络层
      • 获知MAC地址? — ARP(address resolution protocol), 通过IP地址知晓MAC
      • 判断是否在一个子网? — IP协议
      • 怎么选择最优路径? — 组协议。路由协议。静态路由协议、动态路由协议(RIP, OSPF ,BGP)
  4. 发送的数据很多,数据包大。需要多长时间?中间网络中断、重传?数据包是完整的、正确的?(引入传输层)
    • 传输层
      • 对发送数据进行封装。— TCP协议,UDP协议,一个个按顺序依次发送
      • 两个应用程序(QQ-Weixin) — 定义端口的概念,寻找到对应应用程序。进行数据的处理。
  5. 断点续传功能(引入会话层)
    • 会话层
      • 可以从校验点继续恢复数据进行重传。 — 大文件
      • 自动收发、自动寻址的功能。
  6. 操作系统,win10、MACOS、linux,语法是不同的,不同系统间的通信(引入表示层)
    • 表示层
      • 翻译工作。提供一种公共语言,用于通信。
  7. 字节流的格式、不好识别,不好操作(引入应用层)
    • 应用层
      • 定义了各种应用协议规范数据格式:HTTP协议、HTTPS协议、FTP协议、DNS协议、TFTP、SMTP协议等。
  TCP/IP四层模型 VS ISO七层模型
  1. 把七层模型的应用层、表示层、会话层合并为TCP/IP的应用层中。
  2. 七层模型中的数据链路层和物理层合并为TCP/IP的数据链路层。
  3. 传输层和网络层,是重要的就没有变化。
  4. 各层的原先相关协议没有变化,就是模型的划分发生了变化。

ARP协议

 地址解析协议(Address Resolution Protocol), 实现通过对方的IP地址(域名) 寻找对方的MAC地址。
  • ARP协议的工作流程(主机A与B间的通信)
    1. 主机A先看自己的ARP表,如果找到了主机B的MAC 地址 ,则直接对IP数据包进行帧封装,发送给主机B
    2. 如果主机A在ARP表中找不到主机B的MAC地址 ,则缓存数据报文, 以 广播 方式发送一个一个ARP请求报文 。报文中带着源IP地址和源MAC地址.(主机A) ,目标IP地址(广播的地址)和目标MAC地址为主机B的IP地址和全0的MAC地址。该网段上的所有主机都可以接收到该请求, 但只有被请求的主机(主机B)会对请求进行处理。
    3. 主机B比较自己的IP地址和APR请求报文中的目标IP地址 , 当两者相同时进行以下处理:
      • 将ARP请求报文中的发送端(即主机A)的IP地址和MAC地址存入自己的ARP表中 。
      • 之后以单播方式发送ARP响应报文给主机A,其中包含自己的MAC地址。
    4. 主机A收到ARP响应报文后, 将主机B的MAC地址加入到自己的ARP表中 ,用于后续报文的转发 , 同时将IP数据包进行封装后发送出去。

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IP协议

 IP(Internet Protocol), 分配给用户上网使用网际协议的设备的数字标签。分为IPV4(32位)和IPV6 。

 IPV6 : 弥补IPV4地址池不够---数量有限 。128位,更多的地址. 
  • IP地址:
    • 32bit , 4段并用. 如192.168.0.1
    • IP地址 : 网络号(标识的是一个子网) + 主机号(子网中的某个主机)
  • 子网掩码
    • 作用: 用来标识子网 ,必须跟IP地址一起存在。
    • 组成: 子网掩码和IP地址一样。连续的1 表示网络地址 , 连续的0表示主机地址。 只有网络地址相同的主机在同一个子网 , 才能直接通信。
    • 实际上是IP地址与掩码进行逻辑位运算
  • 路由协议(Route protocol) , 一组协议(静态、动态…)
    • 指定数据包转送方式的网上协议
    • 静态路由: 目的地址 — 指定下一跳 — 默认路由(0.0.0.0.0.0.0.0 — 匹配所有)
    • 动态路由协议(RIPv1v2 , OSPF , BGP): 配置后 , 动态学习路由条目 — 路由表 。

TCP协议

HTTP,HTTPS协议: 基于TCP协议 。 TCP协议的交互连接: 前提HTTP,HTTPS协议交互

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    序号(sequence number。seq) : TCP数据包过大,分段传输 ,按顺序重组。
    确认号(acknowledge number。) : 服务响应的确认信息。与序号的关系,ack = seq +1 .表示服务器响应,客户端下次要发送的序列号。

    状态控制码(code control flag):控制客户端与服务器端的状态(关闭、建立连接等状态). 
    表示标志位的信号灯 1---亮 , 0 ---灭 (表示数据包的类型)

    ACK , 确认位 = 1 ,表示这个信息是一个确认信息。
    RST-RESET: 重置 =1 ,表示这个信息释放连接 (TCP连接错误---主机服务器崩溃,断开连接。请重新建立连接。)
    SYN(synchronous) : 同步 =1 ,表示这个信息是 :一个发起连接的消息 + 确认接受连接消息。
    FIN(Final) 。终止 =1 ,表示发送报文结束了,释放这个连接。 

  • TCP三次握手(连接) 与 TCP四次挥手(断开连接)

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UDP协议

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特征点TCPUDP
是否连接面向连接(TCP三次握手)面向非连接
传输可靠性可靠(有可靠的连接机制)会丢包、不可靠
应用场景传输数据量大传输量小
速度

HTTP协议(Hyper Text Transfer Protocol)

  • 基于TCP协议,默认是80端口 — 可靠的协议
  • 功能: 用于规定客户端和服务器的数据传输格式
  • 特定: 基于请求与响应模式的、无状态的应用层协议。
  • 无状态应用协议
    • 对事物处理没有记忆能力,服务器不知道客户端是什么状态;给服务器发送HTTP请求之后,服务器回应之后,不会有任何记录;
    • 每个请求都是独立的。
    • 解决方法(引入Cookies 、 Session)
    • 问题: 发送数据是明文的;第三者会窃听,截取数据包 , 伪装客户端 。存在安全的隐患。

请求方法(请求行中有)

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请求头

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响应头

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HTTPS协议

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HTTPHTTPS
安全性明文传输、易受攻击,无法确认双方身份,也无法保证数据的完整性—安全性低使用SSL加密协议,信息是密文。可以用于验证双方的身份,防止信息被截取、纂改 — 安全性高。
TCP端口TCP80端口TCP 445端口
灵活度简单快速、使用灵活技术门槛高,多数个人或私人网站难以支撑。
速度协议简单,HTTP服务器的应用程序规模小,因而通信速度快加重了服务器的负担,需要更多的资源来支撑,降低了用户的访问速度。
经济没有额外的费用要求CA机构颁发的证书都是要年费的。此外 对接HTTPS协议也需要额外的技术支持

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