网络基础概念、OSI七层模型、数据包封装和分用

概念

网络互联：多台计算机连接在一起，完成数据共享
俩台主机可以在同一个局域网上通信，若不在同一个局域网的话通过一个或多个路由器来通信，局域网不包含路由器，如果俩台主机要实现进程通信，首先要约定好传输层协议类型
局域网LAN: 计算机数量更多了, 通过交换机和路由器连接在一起
广域网WAN: 将远隔千里的计算机都连在一起
实际的网络通信很复杂需要分层，分层最大的好处就是"封装"，解耦，牵一发而动全身，但是成本高。最好的是搞内聚，低耦合（成本低）

• NCP：网络控制协议（Network Control Protocol）
• TCP：传输控制协议（Transmission Control Protocol ）是为了在不可靠的互联网络上提供可靠的端到端字节流而专门设计的一个传输协议，是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议
• IP协议：（Internet Protocol）是将多个包交换网络连接起来，它在源地址和目的地址之间传送一种称之为数据包的东西，它还提供对数据大小的重新组装功能，以适应不同网络对包大小的要求，范围是主机到主机 接口是本地网络接口。IP不提供可靠的传输服务，它不提供端到端的或（路由）结点到（路由）结点的确认，对数据没有差错控制，它只使用报头的校验码，它不提供重发和流量控制。如果出错可以通过ICMP报告，ICMP在IP模块中实现。
• TCP/IP协议：（传输控制协议/互联网协议）不是简单的一个协议，而是一组特别的协议，包括：TCP，IP，UDP，ARP等，这些被称为子协议。在这些协议中，最重要、最著名的就是TCP和IP。因此，大部分网络管理员称整个协议族为“TCP/IP”。
• ICMP（Internet Control Message Protocol）Internet控制报文协议。它是TCP/IP协议簇的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。ICMP使用IP的基本支持，就像它是一个更高级别的协议，但是，ICMP实际上是IP的一个组成部分，必须由每个IP模块实现。

OSI七层模型

（Open System Interconnection，开放系统互连）七层网络模型称为开放式系统互联参考模型，是一个逻辑上的定义和规范;

• 把网络从逻辑上分为了7层. 每一层都有相关、相对应的物理设备，比如路由器，交换机;
• OSI 七层模型是一种框架性的设计方法，其最主要的功能就是帮助不同类型的主机实现数据传输;
• 它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来，概念清楚，理论也比较完整. 通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯;
• 它既复杂又不实用; 一般按照TCP/IP 四层模型来看
  TCP/IP通讯协议采用了5层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求.
• 应用层: 负责应用程序间沟通，如Telnet远程登录、SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议）、FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）、HTTP（Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议）等. 我们的网络编程主要就是针对应用层。
• 传输层（TCP协议）: 负责两台主机之间的数据传输. 如传输控制协议 (TCP), 用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）。能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机
• 网络层（互联网层ARP、IP、ICMP）: 负责地址管理和路由选择. 例如在IP协议中, 通过IP地址来标识一台主机, 并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路(路由). 路由器(Router)工作在网路层.
• 数据链路层（网卡层 ，以太网协议）: 通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡，负责设备之间的数据帧的传送和识别. 例如网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验等工作. 有以太网、令牌环网, 无线LAN等标准. 交换机(Switch)工作在数据链路层.把链路层地址和网络层地址联系起来的协议有ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）和RARP（Reverse Address Resolution Protocol，逆地址解析协议
• 物理层: 负责光/电信号的传递方式. 比如现在以太网通用的网线(双绞 线)、早期以太网采用的的同轴电缆(现在主要用于有线电视)、光纤, 现在的wifi无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等. 集线器(Hub)工作在物理层，以“0”，“1”代表电压的高低，灯光的闪灭，界定连接器和网线的规格
  物理层我们考虑的比较少. 因此很多时候也可以称为 TCP/IP四层模型.
  还有俩个是表示层：设备固有数据格式和网络标准数据格式的转换；会话层：通信管理，负责建立和断开通信，管理传输层以下的分层连接

一般而言一般面试的时候会问到
对于一台主机, 它的操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容;
对于一台路由器, 它实现了从网络层到物理层;
对于一台交换机, 它实现了从数据链路层到物理层
对于集线器，在物理层

数据包封装和分用

• 不同的协议层对数据包有不同的称谓,在传输层叫做段(segment),在网络层叫做数据报 (datagram),在链路层叫做帧(frame).
• 应用层数据通过协议栈发到网络上时,每层协议都要加上一个数据首部(header),称为封装(Encapsulation).
• 首部信息中包含了一些类似于首部有多长, 载荷(payload)有多长, 上层协议是什么等信息.
• 数据封装成帧后发到传输介质上,到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部, 根据首部中的 “上层协议字段” 将数据交给对应的上层协议处理.
• 向下层（应用层->传输层->网络层->数据链路层（以太网）->物理层）进行封装每层加上报头，到达链路层后向上进行分发，去掉相应的首部或者尾部