网络协议原理

引入

中国网络上可以产生消费的活跃用户约2.4亿，互联网人数较多，基础人群大，应该把钱花在哪里？
花在营销上，而不是技术上。
案例：
陌陌：CCTV广告，营销让人们下载去使用这个软件，可以去百度买关键字排名，可以去找微博大V等等营销手段。
假设你的营销手段能让20%人看到，有2%的人点击下载，大约1000万人。这时候你的“首屏广告”已经赚了好多，如果有的用户愿意付费，可以收入更多。
于是在这个时代，高并发已经是每一家企业都要面临的问题。
假设高并发被解决了，在web容器的日志里你要记录些什么？
分析渠道的流量的质量，分析不同的渠道带来多少的访问量，每个渠道的转化率和购买力。这样就可以知道下一轮投资应该在什么渠道多投广告。
所以说，中国在从制造行业向服务行业转型（service）。

OSI七层模型

1. 定义

软件“工程”学：有分层、解耦的概念，因此我们有七层模型。
OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。
一般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互联模型。

2.各层功能定义

• 应用层：为应用程序提供服务

应用层是OSI参考模型中最靠近用户的一层，是为计算机用户提供应用接口，也为用户直接提供各种网络服务。
常见应用层的网络服务协议：等。

  设备

    应用程序

  协议

    HTTP，HTTPS，FTP，POP3、SMTP、Telnet、SSH、DHCP、DNS

  数据单元

   数据(Data)

• 表示层：数据格式转换和加密

表示层提供各种用于应用层数据的编码和转换功能,确保一个系统的应用层发送的数据能被另一个系统的应用层识别。数据压缩和加密也是表示层可提供的转换功能之一。

• 会话层：建立、管理和维护会话

会话层就是负责建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话。该层的通信由不同设备中的应用程序之间的服务请求和响应组成。

• 传输层：建立、管理和维护端到端的连接

传输层建立主机端到端的链接，传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务，包括处理差错控制和流量控制等问题。该层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。
我们通常说的，TCP\UDP就是在这一层，端口号既是这里的“端”。

  设备

   进程、端口

  协议

   TCP、UDP

  数据单元

   数据段(Segment)

• 网络层：IP地址及路由选择

网路层通过IP寻址来建立两个节点之间的连接，为源端的运输层送来的分组，选择合适的路由和交换节点，正确无误地按照地址传送给目的端的运输层，就是通常说的IP层。这一层就是我们经常说的IP协议层，IP协议是Internet的基础。

  设备

   路由器、交换机、防火墙

  协议

   IP、ARP、ICMP、IGMP

  数据单元

   数据包(Packet)

• 链路层：提供介质访问和链路管理

链路层将比特组合成字节,再将字节组合成帧,使用链路层地址 (以太网使用MAC地址)来访问介质,并进行差错检测。
数据链路层又分为2个子层：逻辑链路控制子层（LLC）和媒体访问控制子层（MAC）。
MAC子层处理CSMA/CD算法、数据出错校验、成帧等；LLC子层定义了一些字段使上层协议能共享数据链路层。
在实际使用中，LLC子层并非必需的。

  设备

   网桥、以太网交换机、网卡

  协议

   ARP、RARP、IEEE802.3、PPP、CSMA/CD

  数据单元

   Frame(数据帧)

• 物理层：传输介质

实际最终信号的传输是通过物理层实现的，通过物理介质传输比特流。规定了电平、速度和电缆针脚，常用设备有（各种物理设备）集线器、中继器、调制解调器、网线、双绞线、同轴电缆，这些都是物理层的传输介质。

  设备

   中继器、集线器、双绞线

  协议

   FE自协商 Manchester MLT-3 4A PAM5

  数据单元

   bit(数据位)
   传输单位是比特（bit），以数字信号进行传输比特。
   1比特（bit）就是1个电脉冲，可以理解成一个二进制数，8bit=1Byte=1字节。按照上面的换算方法，则1Mbps=(1/8)M/s。
   一般运营商以bit为单位，通常所说带宽100M，实际是指带宽的下行速度是100Mbps，而非100MB/s，实际下载速度是(100/8)MB/s=12.5MB/s。

3. 通信特点：对等通信

为了使数据分组从源端传送到目的地，源端OSI模型的每一层都必须与目的端的对等层进行通信，这种通信方式称为对等层通信。在每一层通信过程中，使用本层自己协议进行通信。如下图所示：

七层模型

4. TCP/IP五层模型|四层模型

同层使用相同的协议，下层为上层提供服务。
在实际应用中，表示层和会话层合并到应用层，也就变成五层模型，大家都称之为TCP/IP五层协议。
四层模型：链路层和物理层合并为网络接口层。

五层模型

457层模型

参考文章

OSI七层模型与TCP/IP五层模型
TCP/IP五层模型概述
网络安全工程师-千锋教育
以太网帧结构