第八周

1、简述osi七层模型和TCP/IP五层模型

osi七层模型示意图

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osi七层模型各层的含义详细解释

第一层物理层：
物理层（Physical Layer）在局部局域网上传送数据帧（Data Frame），它负责管理电脑通信设备和网
络媒体之间的互通。包括了针脚、电压、线缆规范、集线器、中继器、网卡、主机接口卡等
第二层数据链路层
数据链路层（Data Link Layer）负责网络寻址、错误侦测和改错。当表头和表尾被加至数据包时，会形
成信息框（Data Frame）。数据链表头（DLH）是包含了物理地址和错误侦测及改错的方法。数据链
表尾（DLT）是一串指示数据包末端的字符串。例如以太网、无线局域网（Wi-Fi）和通用分组无线服务
（GPRS）等。分为两个子层：逻辑链路控制（logical link control，LLC）子层和介质访问控制
（Media access control，MAC）子层
第三层网络层
网络层（Network Layer）决定数据的路径选择和转寄，将网络表头（NH）加至数据包，以形成报文。
网络表头包含了网络数据。例如:互联网协议（IP）等。
第四层 传输层
传输层（Transport Layer）把传输表头（TH）加至数据以形成数据包。传输表头包含了所使用的协议
等发送信息。例如:传输控制协议（TCP）等。
第5层 会话层
会话层（Session Layer）负责在数据传输中设置和维护电脑网络中两台电脑之间的通信连接。
第6层 表示层
主条目：表示层（Presentation Layer）把数据转换为能与接收者的系统格式兼容并适合传输的格式
第7层 应用层
应用层（Application Layer）提供为应用软件而设的接口，以设置与另一应用软件之间的通信。例如:
HTTP、HTTPS、FTP、TELNET、SSH、SMTP、POP3、MySQL等

tcp/ip五层模型

osi七层模型和tcp/ip模型对比图

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tcp/ip简单介绍

tcp/ip全称为传输控制协议/因特网互联协议  Transmission Control Protocol/Internet Protocol
tcp/ip为一个协议栈，包括tcp、ip、udp、icmp、rip、telnet、ftp、smtp、arp等众多协议

各层协议参考图

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tcp/ip和osi七层模型的比较

相同点

两者都是以协议栈的概念为基础
协议栈中的协议彼此相互独立
下层对上层提供服务

不同点

OSI是先有模型；TCP/IP是先有协议，后有模型
OSI是国际标准，适用于各种协议栈；TCP/IP实际标准，只适用于TCP/IP网络
层次数量不同

2、总结描述TCP三次握手四次挥手

TCP三次握手

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第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（syn=x）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）。
第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=x+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=y），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=y+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。

TCP的四次挥手

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客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。释放数据报文首部，FIN=1，其序列号为seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1），此时，客户端进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。 TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。
服务器收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时，服务端就进入了CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
客户端收到服务器的确认请求后，此时，客户端就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文（在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据）。
服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w，此时，服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。
客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2∗∗MSL（最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。
服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

tcp协议的三次握手四次挥手的11种状态集的解释

CLOSED 没有任何连接状态
LISTEN 侦听状态，等待来自远方TCP端口的连接请求
SYN-SENT 在发送连接请求后，等待对方确认
SYN-RECEIVED 在收到和发送一个连接请求后，等待对方确认
ESTABLISHED 代表传输连接建立，双方进入数据传送状态
FIN-WAIT-1 主动关闭,主机已发送关闭连接请求，等待对方确认
FIN-WAIT-2 主动关闭,主机已收到对方关闭传输连接确认，等待对方发送关闭传输连接请求
TIME-WAIT 完成双向传输连接关闭，等待所有分组消失
CLOSE-WAIT 被动关闭,收到对方发来的关闭连接请求，并已确认
LAST-ACK 被动关闭,等待最后一个关闭传输连接确认，并等待所有分组消失
CLOSING 双方同时尝试关闭传输连接，等待对方确认

3、描述TCP和UDP区别

TCP特性

工作在传输层
面向连接协议
全双工协议
半关闭
错误检查
将数据打包成段，排序
确认机制
数据恢复，重传
流量控制，滑动窗口
拥塞控制，慢启动和拥塞避免算法

**更多关于tcp的内核参数，可参看man 7 tcp**

UDP特性

工作在传输层
提供不可靠的网络访问
非面向连接协议
有限的错误检查
传输性能高
无数据恢复特性

**更多关于udp的内核参数，可参看man 7 udp**