TCP/IP协议簇与OSI参考模型

OSI	TCP/IP
应用层	应用层
表示层	-----
会话层	-----
传输层	主机到主机层
网络层	Internet层
数据链路层	网络接口层
物理层	-----

OSI开放式系统互联参考模型

• 物理层：OSI七层参考模型里最底层，包括了多种与物理介质相关的协议，用于支撑TCP/IP通道，这一层主要传送比特流。

在本层介绍一下物理层的传输介质------双绞线(RJ-45水晶头)
568A线序： 绿白 绿 橙白 蓝 蓝白 橙 棕白 棕
568B线序：橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕
平行线：也称为直通线，线序相同，用于连接不同层设备 （例如：主机连接交换机
；交换机连接路由器）
交叉线：线序不同，用于连接同层设备 （例如：主机与主机；路由器与路由器；交换机与交换机；主机与路由器）
全反线：console 线，控制线，线序相反；用于主机对设备进行配置时使用

• 数据链路层：OSI七层参考模型的第二层，包含了控制物理层的协议，传送数据帧。

数据链路层的具体工作是接收来自物理层的位流形式的数据，并封装成帧，传送到上一层；同样，也将来自上层的数据帧，拆装为位流形式的数据转发到物理层；并且，还负责处理接收端发回的确认帧的信息，以便提供可靠的数据传输。

数据链路层中还包含两个子层：
逻辑链路控制层（LLC）：对两个节点中的链路进行初始化，提供FCS校验，防止连接中断，保证数据可靠的传输，为网络层提供服务。
介质访问控制层（MAC）：负责寻址，解决介质争用（多用户访问同一个用户，CSMA载波侦听多路访问协议,CSMA/CD带冲突检测的载波侦听多路访问协议，这里不做具体解释），检验包含在每个数据帧中的地址信息。

• 网络层：OSI七层参考模型的第三层，将数据链路层的数据帧组成数据包，负责IP地址的编址和寻址，建立节点之间连接，是通信子网是最高层，数据链路层负责通信同一子网的，网络层则负责通信不同子网的。传送数据包。

版本（字段4位）——标识了数据包的IP版本号。0100表示IP版本4，0110表示IP版本6。
报头长度（字段4位）——表示32位字长的IP报头长度。IP报头最小长度为20个八位组，最大可拓展60个八位组。
服务类型（字段8位）——用来指定特殊的数据包处理方式。实际上划分为两个字段优先权和TOS。优先权设置数据包优先级。TOS允许按照时延、吞吐量、可靠性和开销选择传输服务。
总长度（字段16位）——数据包总长度字段的长度为16位，以八位组为单位计，其中包括IP报头。接收者可用IP数据包总长度减去IP报头长度，就可以确定数据包数据有效载荷的大小。
标识符（字段16位）——通常与标记字段和分段偏移字段一起用于数据包的分段。
标记（字段3位）——第1位没有使用，第2位是不分段（DF）位：当DF位为1表示不分段若数据包超过MTU（最大传输单元）路由器丢弃并向源点发送错误消息，这一功能用于测试MTU值，第三位表示还有更多分段（MF）位：当路由器对数据包进行分段时除了最后一分段的MF位设置为0,其他所有分段设置为1，以便接收者直到收到MF位为0的分段为止。
分段偏移（字段13位）——以8个八位组为单位用于指明分段起始点相对于点的偏移量。使接收者按照正确的顺序重组数据包。
生存时间（字段8位）——当数据包沿逐个路由器被传输时，每台路由器都会降低TTL的数值。当TTL值减为0时，路由器丢弃数据包，并向源点发送错误信息。
协议（字段8位）——给出了主机到主机层或传输层协议的“地址”或协议号，协议字段指定了数据包中信息的类型。
报头校验和（字段16位）——针对IP报头的纠错字段。校验和不计算被封装的数据，UDP、TCP、ICMP都有各自的校验和。由于TTL值每经过一台路由器都会减小，所以每台路由器都必须重新计算校验和。
源地址和目标地址（字段32位）——分别表示发送者数据包源点和目的地的IP地址。
可选项（字段长度可变）——可选项字段主要用于测试。常用的可选项有：松散源路由选择、严格路由源选择、记录路由、时间戳。
填充（补足可选项32位）——通过在可选项字段后面添加0来补充32位，保证报头长度是32位的倍数。

• 传输层：OSI七层参考模型的第四层，向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输。提供会话层和网络层之间的传输服务，这种服务从会话层获得数据，并在必要时，对数据进行分割。然后，传输层将数据传递到网络层，并确保数据能正确无误地传送到网络层。

通过端口号区分上层不同的服务如：
Telnet ---- TCP 23
HTTP—TCP 80
HTTPS----TCP 433
SSH----TCP 22
RIP----UDP 520
传输层的两种传输协议：TCP（传输控制协议）是一种面向连接的可靠的协议；UDP（用户数据报文协议）是一种非面向连接的不可靠的协议
可靠传输的四种可靠机制：确认、重传、排序、流控
TCP连接的三次握手以及断开的四次挥手

第一次握手:客户端发送一个TCP的SYN标志位置1的包指明客户打算连接的服务器的端口，以及初始序号X,保存在包头的序列号(Sequence Number)字段里。
第二次握手:服务器发回确认包(ACK)应答。即SYN标志位和ACK标志位均为1同时，将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的Seq加1.即X+1。
第三次握手：客户端再次发送确认包(ACK) SYN标志位为0,ACK标志位为1.并且把服务器发来ACK的序号字段Seq+1,放在确定字段中发送给对方.

第一次挥手：主动方发送一个FIN，用来关闭主动方到被动方的数据传送
第二次挥手：被动方收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号
第三次挥手：被动方关闭与主动方的连接，发送一个FIN给主动方
第四次挥手：主动方发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号

• 会话层：OSI七层参考模型的第五层，应用程序和网络之间的接口，提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。
• 表示层：OSI七层参考模型的第六层，解决语法表示问题，将数据语言编码转换为二进制语言。同时，为了减少数据传输量，进行数据的压缩和解压缩，为了安全提供加密和解密等工作。
• 应用层：OSI七层参考模型的最高层，是计算机用户以及应用程序和网络之间的接口，面向用户提供服务，负责完成网络中应用程序与网络操作系统之间的联系，建立与结束使用者之间的联系，并完成网络用户提出的各种网络服务及应用所需的监督、管理和服务等各种协议。简单来讲就是将用户提供的抽象语言进行编码的转化，为表示层做前提。

TCP/IP协议簇

• 网络接口层：用于协作IP数据在已有网络介质上的传输协议。提供TCP/IP协议的数据结构和物理硬件之间的接口。

在本层简单介绍一下地址解析协议：
AARP：正向ARP—使用广播机制，通过对端的IP地址获取对端MAC地址
RARP：反向ARP—通过对端的MAC地址来获取对端的IP地址
FARP：无故ARP----地址冲突检测使用正向ARP请求本地的IP地址

• Internet层：与OSI的网络层相对应，主要负责定义数据包格式和地址格式，为经过逻辑网络路径的数据进行路由选择。

• 主机到主机层：与OSI的传输层相对应，它指定了控制Internet层的协议，这就像数据链路层控制物理层一样。主机到主机层和数据链路层都定义了流控和差错控制机制。二者不同之处在于，数据链路层协议强调控制数据链路上的流量，即连接两台设备的物理介质上的流量；而传输层控制逻辑链路上的流量，即两台设备的端到端连接，这种逻辑连接可能跨越一连串数据链路。

• 应用层：与OSI的会话层、表示层、应用层相对应。虽然一些路由选择协议使用这一层，例如边界网关协议（BGP）、路由选择信息协议（RIP）等，但是应用层最常用的服务是向用户应用提供访问网络的接口。

OSI模型和TCP/IP模型的区别：
1、层数不同、TCP/IP的应用层处理OSI模型中第五、第六、第七层的功能。
2、OSI的三层支持多种网络层协议，而TCP/IP仅仅支持IPv4和IPv6网络协议。
3、OSI是先有模型后有协议、TCP/IP是先有协议后有模型
4、TCP/IP支持跨层封装（同一网段内用于沟通时，为更快的解读数据，进行跳层封装；除ICMP以外）