网络 OSI参考模型与TCP/IP模型

ISO是国际标准化组织。OSI,开放互联系统。IOS,思科交换机和路由器的操作系统。

TCP/IP模型是OSI模型的简化。
所有的互联网协议都是基于OSI模型开发的。

分层：
便于管理，每层只管理下层，总理管理省长，省长管理市长；否则总理三头六臂也管理不过来。
责任明晰，出错，到某一层去找，解决处理。

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OSI七层参考模型

　　　　　　　　7 应用层<-----------------应用层协议--------------->应用层 　　　　  APDU
　　　　　　　　　　↑　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑
　　　　　　　　　 接口　　　　　　　　　　　　　　　　　　 |
　　　　　　　　　　↓　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓
　　　　　　　　6 表示层<-----------------表示层协议--------------->表示层 　　　　   PPDU
　　　　　　　　　　↑　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ↑
　　　　　　　　　接口　　　　　　　　　　　　　　　　　　   |
　　　　　　　　　　↓　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ↓
　　　　　　　　5 会话层<-----------------会话层协议--------------->会话层 　　　　   SPDU
　　　　　　　　　　↑　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ↑
　　　　　　　　　接口　　　　　　　　　　　　　　  　　　　 |
　　　　　　　　　　↓ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓
　　　　　　　　4 传输层<-----------------传输层协议--------------->传输层 　　　　   TPDU(段)
　　　　　　　　       ↑　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  ↑
　　　　　　　　    接口　　　　　　　　　　　　　　　　　　   |
　　　　　　　　       ↓ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　    ↓
　　　　　　　　3 网络层<-----------------网络层协议--------------->网络层 　　　       报文(包)
　　　　　　　　　　↑ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　    ↑
　　　　　　　　　接口　　　　　　　　　　　　　　　　　　    |
　　　　　　　　　　↓　　　　　　　　　　　　　　　　　　     ↓
　　　　　　　　2 数据链路层<-------数据链路层协议--------->数据链路层                   帧
　　　　　　　　　　↑　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  ↑
　　　　　　　    　接口　　　　　　　　　　　　　　　　　　    |
　　　　　　　　　　↓ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　     ↓
　　　　　　　　1 物理层<——————物理层协议—————> 物理层　　　　  比特(bit)

　　　　　　　　主机A 　　　　　　　　　　　　　                 主机B 　　　　 数据单位

上三层是给用户提供服务的，下四层是用来在网络中传输数据的。只有物理层负责实际的数据传递，而其它层只是逻辑连接。发送方网络层的工作只有到了接收方的网络层才能够解析，发送方传输层的工作只有到了接收方的传输层才能够解析。
物理层传输的是比特流，即0101的二进制数据。
数据包也叫报文分组。IPV4协议中，一个数据包最大65535字节。我们给对方发送信息，不一定大小正好是65535字节大小，会拆包，拆成多个包，所以也叫报文分组。
图中接口是一个虚拟概念。

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OSI七层参考模型各层工作内容

应用层，邮箱客户端编辑内容，点击发送
表示层，格式转换，转换为二进制形式，并使用某种特定格式，加密，压缩。
会话层，决定建立连接和断开连接(逻辑连接)。
传输层，建立连接和断开连接(逻辑连接)；差错校验（UDP/TCP）；确定端口号(源、目)。（UDP/TCP，传输层和数据链路层都有部分差错校验，以传输层为主）
网络层，确定IP地址(源、目)；路由选择，选择最优路径；把数据段分为一个一个分组报文（包），给每一个分组报文排序编号。
数据链路层，确定mac地址(源、目，mac地址用来在局域网内传输数据)；差错校验，如果对方发送的数据包有问题，要求对方重发，只对TCP协议有效，对UDP无效。
物理层，通过脉冲光或者高低电压实现二进制数据传输。

mac地址固化在网卡的ROM中，48位，16进制，前24位是厂家代码，后24位是序列号。
windows查看本机mac地址，ipconfig /all，物理地址即本机mac地址：F4-8C-50-31-80-99，一个十六进制位是4个二进制位。

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FTP参考图片

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OSI七层参考模型各层物理设备

物理层设备，屏蔽双绞线，非屏蔽双绞线，集线器，转换器，中继器。转换器和调解制调器都是用来数/模转换的。中继器是用来放大传输信号的。集线器是将多台计算机连接在一起构成局域网。连接在集线器上的任何一个设备发送数据时，其它所有设备必须等待，因为集线器内部使用的是总线型的网络结构；集线器内部没有操作系统，没有mac地址缓存，所以它不能判断数据包的目的地，故它以广播的方式把数据包发送到每个设备，接收方再根据数据包内的mac信息判断是不是发给自己的，不是丢掉；随着交换机价格的降低，集线器不再常见。

数据链路层设备，交换机，网桥，网卡。网桥已不多见，网桥是端口少的交换机，交换机是端口多的网桥。交换机，差错校验，出错的帧不会被转发。交换机给某个端口发送数据，第一次发送的是广播，因为它有操作系统，有学习能力，所以第一次后会把这个端口的mac地址缓存起来，这样再次发往这个设备的时候，就不发送广播了。

网络层设备，路由器。路由器本身有三层结构，物理层，数据链路层，网络层。

防火墙工作在网络层和传输层，它根据管理员设定的网络策略进行网络访问控制。防火墙有硬件的，软件的；硬件的价格昂贵。

浏览器，qq是应用层程序。

交换机不识别IP，交换机只能通过mac地址通信，仅能在局域网内通信，一旦跨了网段就不能通过交换机通信了。

跨网段要通过路由器通信。

网关，整个局域网的出口。局域网内处理不了的数据包都交给网关处理。如果和外网通信，源mac是发送方的mac,目标mac是局域网的网关。如果是内网通信外网，因为内网IP不能访问外网，当数据包发送到网关的时候，网关会把自己的公网IP包裹在内网IP的外面，叫NAT网络地址转换。如果是公网通信外网，就不会有NAT网络地址转换。再经过多个路由，IP不再改变。

在网络中传输数据时，源mac一直在变，只要经过一层路由就会改变。

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       TCP/IP四层模型 　　　　　　　　　　　　　   TCP/IP协议族
应用层 　　 ----> OSI上三层    　　　　 ---->http、ftp、tftp、smtp、snmp、dns
传输层 　　 ----> 传输层 　　  　　　　 ---->tcp、udp
网络层 　　 ----> 网络层、数据链路层    ---->icmp(ping使用的协议)、igmp、ip、arp、rarp
网络接口层  ----> 物理层　　　　　　    ---->传输协议

域名解析系统DNS既使用了UDP、也使用了TCP。DNS服务器有主从服务器，它们之间同步数据时使用TCP；我们在浏览器输入域名时，需要解析为IP地址，这时使用的是UDP。

局域网内A用户连接B用户，是通过IP来连接的；但交换机不识别IP，不过交换机里有该局域网中所有计算机的mac和ip的对应表格。arp协议就是在局域网中通信时把内网ip转换为mac地址的协议。

在局域网内，windows 在命令行输入 arp -a，可以查看局域网中mac和ip的对应关系。

数据链路层非常模糊，很难划分到底属于哪一层。

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数据封装过程

应用层　　　 　 --> 　　　　　　　　　　  　　　　 上层数据
传输层 　　　　 -->　　　　　　　　　　   tcp头部、上层数据
网络层 　　　　 --> 　　　　　　   ip头部、tcp头部、上层数据
数据链路层 　　 -->　　 mac头部、ip头部、tcp头部、上层数据