Linux学习笔记05之网络基础知识

一、OSI参考模型：适用于所有网络，现有模型，后有协议

1、应用层：应用程序、用户接口

2、表示层：编码转换、压缩、解压、加密等

3、会话层：建立、维护、拆除会话

4、传输层规定了应用程序的的接口

协议：TCP、UDP    PDU：数据段

5、网络层：为数据传输选择一条最优路径，采用尽力而为的发送方式

工作设备：路由器    PDU：数据包    逻辑地址：IP地址    

协议：IP、ARP、RARP、ICMP

6、数据链路层：使用MAC地址（48位2进制，前24位厂商，后24位为设备地址）传输数据帧 

工作设备：交换机    协议：ARP、RARP    数据帧格式：

7、物理层：介质和信号（双绞线、光线、同轴电缆和模拟信号、数字信号），物理层关心的是电气特性、规程特性、功能特性、物理特性，从数据链路层接收数据转换为bit流，为数据传输提供安全的通信通道

【1】交换机功能：

自学习：学习源MAC以及进入的接口

广播：

转发：

过滤：

更新：

【2】数据帧格式：

【3】集线器（hub）工作原理：

            收到一个bit时，将该bit向其他所有接口传输出去，是一个广播域网，且没有冲突检测

【4】路由器：

            根据路由表转发数据，分为直连路由、非直连路由

            直连路由：为接口配置IP地址并保证UP状态

            非直连路由：通过静态指定或动态学习

【5】IP协议： 

版本:4位,标识IP地址的版本,常用的是IPv4和IPv6

首部长度:4位,可变长度,根据可选项变化

优先级与服务类型:8位,提供第三层的服务质量

总长度:16位,IP包头总长度

标识符:16位,为分段数据打上标记,方便到目标地址重新组装

标志:3位,第一位没有设置,第二位是DF,决定是否分片,0代表部分片,1代表分片;第三位是MF:代表更多的片,只有数据的最后一片值为0

段偏移量:13位,代表数据片在整个数据中的位置

TTL:8位,生命周期,数据包经过路由器个数,数据包每经过一个路由器,TTL值减一,当TTL值为0时,数据还没有到达目标地址,该数据将被丢弃,一般设置为32或64

协议号:8位,标识上层协议号

首部校验和:16位,验证发送端和接收端数据的完整性

源地址:32的IP地址

目标地址:32的IP地址

可选项:松散路由 严格路由 路由标记 时间戳

填充:把IP包头每行都填充为32位

【6】ARP协议：      

硬件类型

协议类型

硬件地址长度

协议长度

Opcode

发送方MAC地址

发送方IP地址

目的MAC地址

目的IP地址

【7】RARP协议： 逆地址解析协议 RARP 使只知道自己硬件地址的主机能够知道其IP地址

【8】ICMP协议：ICMP报文作为IP层数据报的数据,加上数据报的首部,组成 IP 数据报发送出去   

ICMP报文的前4个字节是统一的格式,共有三个字段：即类型,代码和检验和.接着的4个字节的内容与ICMP的类型有关

【9】TCP协议：      

源端口

目的端口

序列号

指定ack号

包头头长度

Flags（标志位）：

URG:紧急指针有效位,标记紧急数据

ACK:确认序列号有效位

PSH:通知接收端把数据交给进程,不要在缓冲区中停留

RST:请求重新建立三次握手

SYN:请求建立三次握手

FIN:请求断开连接

窗口大小：

适当的窗口大小

TCP窗口大小比例系数

校验和 

TCP流量控制机制：

以消除发送方使接收方缓存溢出的可能性，是一个速度匹配服务，即发送发速率与接收方应用程序的读取速率相匹配。

发送方维护一个接收窗口，该接收窗口给发送方指示了接收方还有多少缓存空间剩余

发送方：LastSent-LastAcked≤rwnd(接收窗口)

接收方：LastRcvd-LastRead≤RcvBuffer 

TCP拥塞控制：

 在发送方新增一个额外变量 cwnd(拥塞窗口)，LastSent-LastAcked≤min{ cwnd, rwnd}

TCP拥塞控制算法：

    慢启动

    拥塞避免

    快速恢复

总结:线性增，乘性减

TCP差错控制：

三个简单工具：

    检验和

    确认

    超时

TCP时间计时器：

重传计时器

坚持计时器： 解决零窗口大小通知可能导致的死锁问题，发送端建立该计时器

保活计时器： 为了防止两个TCP连接出现长时间的空闲。当客户端与服务器端建立TCP连接后，很长时间内客户端都没有向服务器端发送数据，服务端建立保活计时器。

时间等待计时器： 连接终止期间使用，先断开连接的一方建立

【10】UDP协议：     

 

二、TCP/IP网络协议模型：只适用于TCP/IP网络，先有协议，后有模型

    1、应用层

    2、传输层

    3、网络层

    4、数据链路层

    5、物理层