二、TCP/IP五层模型
TCP/IP五层协议和OSI的七层协议对应关系如下。
在每一层都工作着不同的设备,比如我们常用的交换机就工作在数据链路层的,一般的路由器是工作在网络层的。
在每一层实现的协议也各不同,即每一层的服务也不同.下图列出了每层主要的协议。其中每层中具体的协议,我会在后面的逐一学习。
https://www.cnblogs.com/qishui/p/5428938.html
层次:TCP/IP是四层结构,而OSI是七层结构;OSI的最高三层在TCP/IP中用应用层表示。
它们都有网络层、数据链路层、网络层,传输层和应用层,但是其他层不相同。
应用:OSI没有成功商业化,现在的互联网产品都是基于TCP/IP四层协议的。
连接无无连接:
OSI网络层支持无连接和面向连接通信,传输层只支持面向连接
TCP/IP网络层只支持无连接通信,传输层支持无连接和面向连接通信
TCP是面向连接,可靠的的运输层协议,其数据传输单位是报文段。
UDP是面向无连接的,不保证数据可靠性的运输层协议,其传输的单位是用户数据报。
在一对多通信中:
采用多播方式,向n台主机传送同样的内容只需发送一次到多播组。路由器复制分组。效率高。
采用单播方式,向n台主机传送同样的内容就需要发送n个单播
网桥
网桥工作在数据链路层设备 一般只有两个端口,能对所接收的信号进行放大,根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发和过滤,划分碰撞域。
工作在数据链路层设备
一般基本网桥只有两个端口,对所接收的信号进行放大。它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发和过滤,
即当网桥收到一个帧时并不是向所有的接口转发此帧,而是先检查此帧的目的MAC地址然后再确定将该帧转发到哪一个接口或把它丢弃。
实现对MAC地址进行分区,划分两个不同物理网段之间的碰撞域。
交换机工作在数据链路层设备
以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥。通过存储转发或直通(cut-through)方式
查找交换表并且转发
路由器工作在网络层设备
路由器是-种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机,其
任务是转发分组。
https://blog.csdn.net/u013485792/article/details/51493136
TCP/IP层 | 英文名称 | 协议 | 端口号 | 连接 |
应用层协议 | DNS | 域名系统 | 53 | UDP |
HTTP | 超文本传送协议 | 80 | TCP | |
FTP | 文件传送协议 | 连接21,发送20 | TCP | |
TFTP | 简单文件传送协议 | 69 | UDP | |
Telnet | 远程终端协议 | 23 | TCP | |
SMTP | 简单邮件传送协议 | 25 | TCP | |
DHCP | 动态主机配置协议 | 67 | UDP | |
POP3 | 邮局协议 | 110 | TCP | |
IMAP(4) | 网际报文存取协议 | 143 | TCP |
TCP传输控制协议
UDP用户数据报协议
网际协议IP
ARP: 地址解析协议
RARP: 逆地址解析协议
ICMP: 网际控制报文协议
RIP: 内部网关协议
OSPF: 内部网关协议
BGP: 外部网关协议
IGMP: 网际组管理协议
DHCP: 动态主机配置协议
NAT: 网络地址转换
VPN: 虚拟专用网
PPP:点对点协议
CSMA/CD :载波监听多点接入 /碰撞检测协议
曼彻斯特编码P44-P86
10BASE-T标准:10Mbit/s,BASE表示连接线上的信号是基带信号,T表示采用双绞线,10BASE-T采用的是无屏蔽双绞线。对应与IEEE802.3i标准。P104
频分复用FDM
时分复用TDM,统计时分复用STDM
波分复用WDM,分复用DWDM 光纤
分复用CDM,码分多址CDMA 广泛用于民用通信中
报文(message):应用层
一般指完整的信息,传输层实现报文交付。我们将位于应用层的信息分组称为报文。
报文段(segment): 运输层 【分】
组成报文的每个分组。我们将运输层分组称为报文段。TCP:报文段,UDP:用户数据报
包(packet)、分组: 网络层 【可能会被路由器重新分割】
信息在互联网当中传输的单元,网络层实现分组交换。用抓包工具抓到的一条条记录就是包。包(packet)、分组是一个理论上的概念。在TCP/IP中对应的就是IP数据报。IP数据报:简称数据报,通过网络传输的数据的基本单元,包含一个报头(header)和数据本身,其中报头描述了数据的目的地以及和其它数据之间的关系。可以理解为传输数据的分组。我们将通过网络传输的数据的基本单元称为数据报。
帧(frame): 数据链路层
数据链路层的协议数据单元。我们将链路层分组称为帧,TCP/IP中的MAC帧。
比特流:物理层
当然抓包的包显然不是指IP数据报,因为每条记录都包含packet,frame,Datagram,segment,所以这个“包”指的是一个概念上有头(header)和数据部分的包。实际上应该是抓到了数据链路层的包。
IP地址
公网地址
A
B
C
D
E
私有地址
特殊地址
本网络
广播地址
划分子网
给你一个IP地址,网号,分出子网
子网的IP地址
划分网段
下面这个例题是认为子网号码可以全0或者全1
A、IETF
B、IESG
C、I-TUT
D、ISO
TCP/IP与IETF的RFC
tcp/ip的协议由IETE讨论指定,那些需要标准化的协议,被人们列入RFC文档在互联网上公布,RFC不仅记录了协议规范内容,还包含了协议的实现和运用的相关信息,以及实验方面的信息。
IP协议的规范由RFC279指定。tcp协议的规范由RFC793号文档决定。
RFC的获取方法,查询RFC editor
物理层 | bit | 比特 |
数据链路层 | frame | 帧 |
⽹络层 | packet | IP数据报(数据报) |
传送层 | segment | 报文段 |
应⽤层 | message | 报文 |
IP地址:<网络号><主机号> 32bit 4Byte 网络层
MAC地址:[4Byte<1Byte xxxxxx
IEEE的RA负责分配MAC地址字段中的钱三字节24位,后24位由厂家分配。
MAC地址数据位组成介绍
{ 发 : S M T P , S M T P 拓 展 M I M E 收 : P O P 3 , I M A P \begin{cases} 发:SMTP,SMTP拓展MIME\\ 收:POP3,IMAP \end{cases} {发:SMTP,SMTP拓展MIME收:POP3,IMAP
电子邮件协议—SMTP,POP3,IMAP,MIME
多播组的标识符就是IP地址中的D类地址(多播地址)。每一个D类地址标志一个多播组。多播地址只能用于目的地址,不能用于源地址。
224.0.0.0~239.255.255.255
中间设备:
集线器 :每个端⼝带宽和总带宽⼀样,每个端口10Mbit/s 则总10Mbit/s
交换机、桥: 总带宽= 端口数x端口容量。 每个端口10M ,若有8个端口则总带宽 8x10 M
交换机⽀持并⾏通信,集线器(HUB)是第⼀层设备只连接电路,不会增加带宽复⽤ 。
内部路由协议(IGP)
RIP(内部网关协议)
OSPF(内部网关协议)
外部路由协议(EGP)
BGP(外部网关协议)
工作传输层
TCP传输控制协议,是一种面向连接的可靠传输协议。三次握手建立连接。
UDP用户数据报协议,是一种非面向连接的不可靠传输协议。传输数据之前源端和目的端不需要建立连接,不需要维护连接状态。
TCP 和UDP 的详细介绍
总线型
环形
星形 最常见
网状(最有效 最稳定,但浪费最多)
网络拓扑结构
传输层: 四层交换机、四层的路由器
网络层: 路由器、三层交换机
数据链路层: 网桥、以太网交换机、网卡
物理层: 中继器、集线器、双绞线
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准, IEEE 802委员,会就将局域网的数据链路层拆成两个子层:
1.逻辑链路控制LLC (Logical Link Control)子层。
2.媒体接入控制MAC (Medium Access Control)子层。
与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层,而LLC子层则与传输媒体无关。
不管采用何种协议的局域网,对LLC子层来说都是透明的。
注释:MAC:Media Access Control。MAC地址和MAC子层d的MAC是有个意思。
TCP 面向连接
UDP 非面向连接
IP协议 无连接
DNS 域名系统 53 UDP
HTTP 超文本传送协议 80 TCP
FTP 文件传送协议 连接21,发送20 TCP
Telnet 远程终端协议 23 TCP
TFTP 简单文件传送协议 69 UDP
SMTP 简单邮件传送协议 25 TCP
DHCP 动态主机配置协议 67 UDP
POP3 邮局协议 110 TCP
IMAP(4) 网际报文存取协议 143 TCP
DNS服务以及安装过程详解
PPP点对点协议,工作在数据链路层,简单。
对于实现点对点的链路,目前使用得最广泛的数据链路层协议是点对点协议PPP (Point-to-Point Protocol)。
设计目的主要是用来通过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据,使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共通的解决方案。
PPP点对点协议分析
PPP协议有三个组成部分:
- 一个将IP数据报封装到串行链路的方法。
- 链路控制协议LCP (Link Control Protocol)。
- 网络控制协议NCP (Network Control Protocol)。
计算机网络的终极目标:共享信息
计算机网络的本质:数据通信协议
VLAN划分广播域,
VLAN(Virtual Local Area Network)即虚拟局域网,是将一个物理的LAN在逻辑上划分成多个广播域的通信技术。VLAN内的主机间可以直接通信,而VLAN间不能直接通信,从而将广播报文限制在一个VLAN内。
本来,二层交换机只能构建单一的广播域,不过使用VLAN功能后,它能够将网络分割成多个广播域。
划分VLAN后,由于广播报文只在同VLAN内转发,所以不同VLAN的用户间不能二层互访,这样能起到隔离广播的作用。根据以太网交换原理,广播报文只在同一VLAN内转发,不同VLAN内的用户则不能直接二层互访,需要借助三层路由技术或VLAN转换技术才能实现互访。
交换机上的每个接口都是自己的一个冲突域。
冲突域和广播域的区分
VLAN基础知识
vlan超详细解析(直白解释!)
网卡(Network Interface Card,简称NIC),包括物理层和数据链路层。
网卡的功能主要有两个:
网卡能接收所有在网络上传输的信号,但正常情况下只接受发送到该电脑的帧和广播帧,将其余的帧丢弃。然后,传送到系统CPU 做进一步处理。当电脑发送数据时,网卡等待合适的时间将分组插入到数据流中。接收系统通知电脑消息是否完整地到达,如果出现问题,将要求对方重新发送。
光纤
ping用于检测网络是否通畅,以及网络时延情况(工作在ICMP协议上)。
tracert是traceroute在Windows操作系统上的称呼。用来显示数据包到达目的主机所经过的路径。tracert命令还可以用来查看网络在连接站点时经过的步骤或采取哪种路线,如果是网络出现故障,就可以通过这条命令查看出现问题的位置。
nslookup的功能是查询任何一台机器的IP地址和其对应的域名。
netstat是控制台命令,是一个监控TCP/IP网络的非常有用的工具,它可以显示路由表、实际的网络连接以及每一个网络接口设备的状态信息。netstat用于显示与IP、TCP、UDP和ICMP协议相关的统计数据,一般用于检验本机各端口的网络连接情况。
route命令是用来显示、人工添加和修改路由表项目的。
ipconfig实用程序可用于显示当前的TCP/IP配置的设置值。
Windows常用网络命令
IPv6地址长128位,即16字节,是IPv4的4倍。使用冒号十六进制计法。
例如:68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF
允许把数字前面的0省略。上面例子就把0000省略为了0。
区别:IPv6将协议数据单元PDU称为分组,IPv4称为数据报。IPv6首部8字节对齐,而IPv4首部4字节对齐。
其他主要变化:P171
区别:IPv6任然支持无连接传输,但是将协议数据单元PDU称为分组,而不是IPv4的书数据报。
IPv6地址的分类:单播(unicast)地址、多播(multicast)地址、任播(anycast)地址。
OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先):
发送的信息就与本路由器相邻的所有路由器的链路状态。 最终都能建立连接状态数据库。链路状态就是说明本路由器和那些路由器心相邻,及该链路的度量。
算法:Dijkstra提出的 ==**最短路径算法SPF**==. OSPF不用UDP而是直接用IP数据报传送。
特点: OSPF的连路状态数据库能较快的进行更新,是各个路由器的能及时更新其路由表。OSPF的更新过程收敛的快是其优点。能够适用于很大型的网络。
RIP(Routing Information Protocol,路由信息协议):
基于距离向量的路由选择协议。“距离"也称为"跳数”。==
算法: ==**距离向量(DV)算法**==,也就是Bellman-Ford算法或Ford-Fulkerson算法。
特点: RIP的更新信息发布是由更新定时器控制的,默认为每30秒发送一次。且仅和相邻路由器交换信息。适用于小型互联网。RIP是基于UDP协议的。 好消息穿得快,坏消息传的慢。最远能够找到距离16跳的网络,网络距离大于16跳就停止寻找,返回网络不可达到的消息。 >[RIP基础知识](https://blog.csdn.net/qq_38265137/article/details/80503512)
客户端服务器模式,客户机先问
TCP建立连接三次握手
TCP关闭连接四次握手
1.建立连接;
2.发送请求信息;
3.发送响应信息;
4.关闭连接。
TCP协议三次握手和四次握手
TCP协议三次握手和四次握手机制-动画详解
HTTP协议的C/S模式的信息交换过程
互联网的名字空间是按照机构的组织来划分的 ,与物理的网络无关,与IP地址中的“子网” 也无关。
…三级域名.二级域名.顶级域名
例如:(地理最高域在最后)一级域名—— .cn、二级域名——.edu.cn、三级域名—— .kmust.com .cn、主机名——www(表示该主机所提供的服务为www服务,即Web服务器)
.edu组织最高域
DNS域名解析
8位TTL字段: 生存时间字段,数据报到达目的地的最大报文跳数,一般是64。每经过一个路由,TTL 就会 -1,一直减到0还没有到达,那就丢弃了。这个字段主要是防止出现路由循环。
16位标识:唯一的标识主机发送的报文。IP软件在储存器中维护一个计数器,每产生一个数据报,计数器就+1,并将此值赋值给标识字段。当数据报长度超过网络的MTU而必须分片时,这个标识字段的值就被复制到所有的数据报片的标识字段中。
3位标志字段:第一位保留(现在不用,但说不定以后要用到);第二位DF,意思是“不能分片”,只有当DF=0时,才允许分片;第三位(最低位)MF,MF=1表示后面还有分片的数据报,MF=0表示这是若干数据报片中的最后一个。
IP报文格式详解
ipv4协议详解
Linux - IP数据报报头及个字段的意义
差错检验:循环冗余检验CRC,4字节用于校验数据,在数据链路层帧的尾部。
帧边界划定:
帧开始符:SHO
帧结束符:EOT
超文本传送协议,常都使用TCP连接传送,端口80,下载方法GET
HTTP协议还支持OPTIONS、HAED、POST、PUT、DELETE、TRACE、CONNECT等方法。
被动攻击和主动攻击。
被动攻击
截获
主动攻击
篡改
恶意程序
拒绝服务
10BASE-T物理层标准:10Mbit/s,BASE表示连接线上的信号是基带信号,T表示采用双绞线,10BASE-T采用的是无屏蔽双绞线。对应与IEEE802.3i标准。
标准选择:
双绞线,光纤,要选择什么协议
UDP数据包每次能够传输的最大长度 = MTU(1500B) - IP头(20B) -UDP头(8B)= 1472Bytes。
UDP协议详解
差错控制
流量控制
封装成帧
提供对物理层的控制
数据链路层的主要功能
数据链路层最基本的服务是将源计算机网络层来的数据可靠的传输到相邻节点的目标计算机的网络层。为达到这一目的,数据链路层必须具备一系列相应的功能,主要有:
如何将数据组合成数据块(在数据链路层中将这种数据块称为帧,帧是数据链路层的传送单位);
如何控制帧在物理信道上的传输,包括如何处理传输差错,如何调节发送速率以使之与接收方相匹配;
在两个网路实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放管理。这些功能具体表现在以下几个方面。 数据链路层的三个基本问题
- 封装成帧
- 透明传输
- 差错检测
点对点信道,广播信道
路由选择
选择最佳路径进行有效转发
题目:下列属于网络层主要功能的有( ABCD)。
[A]路由选择和中继
[B]激活、终止网络连接
[C]在一条数据链路上复用多条网络连接,多采取分时复用技术
[D]差错检测与恢复
发送时延
传播时延
处理时延
排队时延
电路交换
分组交换
报文交换
互联网的核心部分采用了分组交换技术。
报文交换
ICMP协议的功能主要有:
CSMA/CD意思是载波监听多点接入/碰撞检测协议
在数据链路层
无线网与它类似的 CSMA/CA协议(p398)
载波侦听多路访问/冲突避免
尽量减少碰撞发生的概率。
CSMA/CD 与 CSMA/CA概述
私有地址分3类:
A类: 第一段为10的都是私有地址
10.0.0.1 ~ 10.255.255.254
10.0.0.0表示整个网段,10.255.255.255是广播地址
B类: 以172.16 ~ 172.31开头的都是私有地址
172.16.0.1 ~ 172.31.255.254
172.16.0.0表示整个网段,172.31.255.255是广播地址
C类: 以192.168开头的都是私有地址
192.168.0.1 ~ 192.168.255.254
192.168.0.0表示整个网段,192.168.255.255是广播地址
路由选择
拥塞控制
网络互连
B类网络主机号有16位,排除全0全1有: 2 16 − 2 = 65534 2^{16}-2 = 65534 216−2=65534
通过路由器互联互通
知道自己的IP地址,MAC地址
知道对方的IP地址,不知道对方的MAC地址
通过ARP获得MAC
了解ARP有什么用,干什么的(ARP 书P125)
地域解析协议ARP
用途是为了从网络层使用的IP地址,解析出在数据链路层使用的硬件地址
RARP逆地址解析协议
作用是使只知道自己硬件地址的主机能够通过RARP协议找出其IP地址
ARP地址解析协议原理
RARP―――逆地址解析协议
常用编码方式:不归零制、归零制、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码
曼彻斯特产生的信号频率比不归零制高、且具有同步能力
全双工:双向同时通信,即通信的双方可以同时发送和接受信息
半双工:双向交替通信,即通信的双方都可以发送信息,但不能双方同时发送
或同时接收
不变的:原IP、目标IP;变的:原MAC、目标MAC
封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部(帧开始符SOH 01)和尾部
(帧结束符EOT 04),然后就构成了一个帧。(数据部分<=长度限制MTU)
首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。(书P72)
55.搞清楚每一个封装头里面的内容(书P72)
《计算机网络》复习笔记
SYN: 表示建立连接
FIN: 表示关闭连接
ACK: 表示响应
PSH: 表示有 DATA数据传输
RST: 表示连接重置
其中,ACK是可能与SYN,FIN等同时使用的,比如SYN和ACK可能同时为1,它表示的就是建立连接之后的响应,如果只是单个的一个SYN,它表示的只是建立连接。TCP的几次握手就是通过这样的ACK表现出来的。但SYN与FIN是不会同时为1的,因为前者表示的是建立连接,而后者表示的是断开连接。RST一般是在FIN之后才会出现为1的情况,表示的是连接重置。一般地,当出现FIN包或RST包时,我们便认为客户端与服务器端断开了连接;而当出现SYN和SYN+ACK包时,我们认为客户端与服务器建立了一个连接。PSH为1的情况,一般只出现在 DATA内容不为0的包中,也就是说PSH为1表示的是有真正的TCP数据包内容被传递。
内部网关协议:RIP、OSPF
外部网关协议:BGP
机械特性、电气特性、功能特性、过程特性
语法:数据与控制信息的结构或格式
语义:需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应
同步:事件实现顺序的详细说明
路由选择、拥塞控制、网络互联
封装成帧、透明传输、差错控制
802.1:802 协议概论
802.2:逻辑链路控制层(LLC)协议
802.3:以太网的 CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)协议
802.4:令牌总线协议
802.5:令牌环协议
802.6:城域网协议
802.7:宽带技术协议
802.8:光纤技术协议
802.9:局域网上的语音/数据集成规范
802.10:局域网安全互操作标准
802.11:无线局域网(WLAN)标准协议
RJ45网线接口
RJ11电话线接口
BNC有线电视头
RJ45接口定义及网线线序
DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议),前身是BOOTP协议,是一个局域网的网络协议,使用UDP协议工作,统一使用两个IANA分配的端口:67(服务器端),68(客户端)。DHCP通常被用于局域网环境,主要作用是集中的管理、分配IP地址,使client动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息,并能够提升地址的使用率。简单来说,DHCP就是一个不需要账号密码登录的、自动给内网机器分配IP地址等信息的协议。
DHCP协议详解
CSMode:客户端-服务器方式
P2PMode:对等连接
[网络通信方式:CS和P2P入门区别](https://blog.csdn.net/move_now/article/details/52557964
802.3 以太网 Ethernet Working Group
802.11 无线局域网 Wireless LAN
802.2 逻辑链路控制 Logical Link Control
IEEE 802简介
调频FM
调幅AM
调相PM
ping
tracert
?
网桥、以太网交换机的每个接口是一个碰撞域。
以太网交换机可实现虛拟局域网VLAN,每个VLAN都是一个广播域。
0 4 8 16 19 24 32
版本 Version |
IP头长度 IHL |
服务类型(TOS) Type of Service |
总长度 Total Length |
||
标识符号 Identification |
标记 Flags |
分段偏移量 Fragment Offset |
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存活时间 Time to Live |
协议 Protocol |
包头校验和 Header Checksum |
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源IP地址 Source Address |
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目的IP地址 Destination Address |
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IP选项(若有的话) Options |
填充 Padding |