OSI参考模型相关笔记

目录

一、OSI参考模型

OSI分层

1.1    7 应用层

1.2    6表示层

1.3    5会话层

1.4   4传输层

1.4.1TCP协议------传输控制协议，是一种面向连接的可靠的传输协议。（transmission control protocol)

1.4.2UDP协议：用户数据报协议，是一种非面向连接的不可靠传输协议。(user datagram protocol)

1.5   3网络层

1.5.1     IPV4        互联网协议版本4 ，采用了32个二进制进行标识

1.5.2    IP地址分类

1.6       2数据链路层

1.7         1物理层

双绞线：

---

前言：

网络：使用连接设备将终端设备通过传输介质连接起来，进行数据的传输。

终端设备	个人电脑(PC)  手机  ipad  等设备
连接设备	路由器、交换机、网桥、中继器等设备
传输介质	有线和无线传输介质

一、OSI参考模型

说明：OSI参考模型即开放式系统互联模型 （open 公有  system interconnect)简单而言就是解决数据不兼容性

OSI分层

说明：分层总共分为7层，从第7层依次为：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。其中上三层为控制层面，下四层为数据层面。不同层实现不同的功能，集合 起来定义了数据的产生过程

分层的优点：1、降低了层次之间的关联性，减少了某些层协议对其他层的影响

                      2、便于指定标准化

                      3、方便学习和理解 

                      4、各个层之间清楚自己的目标并且相对独立，便于后期单独协议的增强升级

1.1    7 应用层

解释说明：接收用户产生的数据，人机交互的接口，面向的应用程序。

（可以理解为不同的软件产生了数据，这些数据要有对应的协议或者服务定义，应用层定了这些服务例如HTTP 、DHCP、DNS、SMTP 等等）

1.2    6表示层

解释说明：进行数据格式的转换，以确保一个系统生成的应用层数据能够被另外一个系统的应用层所识别和理解。即将逻辑语言（软件语言如c语言，Java等）转换成机械语言（二进制语言），即翻译（数据的编码解码、数据的加密解密、数据的压缩和解压缩等等）

语言介绍：

1、自然语言（中文 英文 日文等等）

2、逻辑语言（也称为编码语言，通过不同的编码方式进行编码定义，例如国际码 Unicode  中国的GBK、GB2312、BIG5等等）

3、机器语言（也就是计算机能够直接处理的二进制语言）

1.3    5会话层

解释说明：管理通信，针对传输的每一种数据建立（管理：建立、维持、终止）一条会话虚链接

1.4   4传输层

解释说明：建立、维护和取消一次端到端的数据传输过程。快慢，调整数据的排序等。即定义数据的传输方式，以及定义用于在数据层面区分不同流量。

1、区分流量---------- 通过传输层端口号进行区分（不同的端口号代表了不同的流量）

端口号范围	0-65535
端口号分类	静态端口号（也称为知名端口号）：1-1023（前12二进制）  动态端口号：1024-65535
静态端口：每个端口号定义了特定的服务（流量），特点：端口号与流量之间存在一一对应并绑定的关系
常见的静态端口	超文本传输协议 (HTTP) — TCP 端口 80 ​ HTTPS--------TCP端口443 Telnet— 远程访问服务 TCP 端口 23 ​ SSH--------远程访问服务 安全TCP  端口22
动态端口：大多数服务使用随机的动态端口号进行区分，特点：动态端口与流量之间存在一一对应关系（但并无绑定）

2、定义数据的传输方式：分为可靠和不可靠传输方式。

可靠的传输方式：保证数据完全传输，需要一些机制保证可靠，传输效率比较低。

不可靠的传输方式：不保证数据传输（数据可能会丢失），传输效率高。

所以什么时候使用不可靠的传输方式呢？即当其数据具有1.大流量  2.同步性（实时性）要求较高  3.对数据的丢失不敏感

TCP	UDP
面向连接	无连接
速度慢	速度快
可靠传输	不可靠传输
20字节头	8字节头

1.4.1TCP协议------传输控制协议，是一种面向连接的可靠的传输协议。（transmission control protocol)

保障可靠性： 1.确认机制 (应答）  2.重传输机制 （过程中，重新传输）

面向连接是在传递数据之前双方进行协商，确保数据在后续的发送过程中双方能够发送以及能够发送到数据。

保障面向连接：TCP三次握手机制

客户端------------同步请求syn+request------------------>服务端

客户端<------------确认Ack+同步请求syn+request------------------服务端

客户端-----------确认Ack------------------>服务端(其中确认机制分为：显示确认和隐式确认）

TCP会话断开机制：四次断开

客户端------------------发送终止报文-------------------->服务端

客户端<----------------------确认Ack-----------------------服务端

客户端<-------------------发送终止报文-------------------服务端

客户端-----------------------确认--------------------------->服务端

TCP优化机制：1.重排序（sequence number)  2.滑动窗口机制(window)---提高tcp传输效率

1.4.2UDP协议：用户数据报协议，是一种非面向连接的不可靠传输协议。(user datagram protocol)

特点： 1.无连接（没有三次握手不需要提前进行协商）2.不可靠传输（尽力而为） 3.简单  4.低开销

UDP主要使用环境：视频流、IP语音（VOIP）

补：MTU：最大传输单元 默认1500字节

PDU:协议数据单元，数据在不同层的表现形式

4层数据pdu称为segment （分段，分片）

单位换算：bit-----比特（最小单位一个二进制） Byte ------字节          1个字节=8个bit

1000bit=1Kbit

1000Kbit=1Mbit

1000Mbit=1Gbit

1000Byte=1kBype             windows是1024单位换算

1000kByte=1MByte

速率单位：100Mbps-----一秒钟传递100M比特的数据   100MBps--------一秒钟传递100M字节的数据

1.5   3网络层

解释说明：编址、寻址（路由）编址协议： IPV4、IPV6、IPX、Appletalk 等

1.5.1     IPV4        互联网协议版本4 ，采用了32个二进制进行标识

组成方式	32个二进制   2^32----接近43亿个IP地址
书写方式	点分十进制    IP地址平均分为八组，再转换为十进制
完整的IP地址	IP地址部分+网络掩码 192.168.1.1+255.255.255.0
IP地址	32个二进制，0和1组成
网络掩码	32个二进制，连续的1和连续0的组成，连续的1代表网络位，连续的0代表主机位。即前三个(255.255.255)为网络位，最后一个(0)为主机位

1.5.2    IP地址分类

A类地址：第一位固定为0	0XXX XXXX ---0-127（1-126），网络掩码默认为 255.0.0.0	存在2^24ip地址（看主机位），2^7网段
B类地址：前两位固定为10	10XX XXXX---128-191，网络掩码默认为255.255.0.0	存在2^(6+8)网段看网络掩码,存在2^16ip地址
C类地址：前三位固定110	110X XXXX---192-223，网络掩码默认为255.255.255.0	存在2^(5+8+8)网段，有2^8ip地址
D类地址：前四位固定为1110	1110 XXXX---224-239，组播地址，无掩码
E类地址：前四位固定为1111	1111 XXXX---240-255，保留地址，科研地址

注：A,B,C类地址是单播地址（一对一通信）,可以给网络设备配置的地址，D类是组播地址，是一对多通信，E类是保留地址。还有广播地址是一对所有。

特殊地址:

1.  0.X.X.X  无效地址（保留地址）

2. 127.0.0.1 本地测试 （127.X.X.X 测试地址）

3. 网络号，网络位不变 主机位全为0 的地址（描述一个网段）如：192.168.1.0  255.255.255.0 

4. 受限广播地址，255.255.255.255 

5. .定向（直接）广播地址，网络位不变，主机位全为1。如：192.168.1.255   255.255.255.0

6. 本地链路地址：link-local  { 169.254.0.0 255.255.0.0 } 只能用于同一网段内

公有地址：具有全球唯一性标识地址

私有地址：不具唯一性标识的地址       如下：

10.0.0.0  255.0.0.0 

172.{16-31}.0.0  255.255.0.0

192.168.X(0-255).0  255.255.255.0

1.6       2数据链路层

解释说明：其是针对不同的传输介质定义不同的二层封装。二层数据称为frame

分为两个子层:     LLC---逻辑链路控制子层（标识上层使用了何种协议）

                          MAC---介质访问控制子层（medio   control) （二层进行地址的识别）

MAC地址介绍又称物理地址，硬件地址，烧录地址：由48个二进制构成，书写方式：减分或者点分十六进制标识

减分十六进制书写：60-F2-62-3C-E3-53

点分十六进制书写：60F2.623C.E353

构成： 前24位：OUI（统一资源标识符），也称为厂商ID

后24位：interface ID（接口标识符），也称为产品ID

1.7         1物理层

解释说明：将二层的数据帧转换为物理传输介质中比特流，关注机械特性、电学特性、光学特性等。

传输介质：有线介质：同轴电缆、双绞线、光纤             无线介质：WiFi、蓝牙、wimax等

双绞线：

分类：

屏蔽双绞线 --- 在绝缘皮下方还有一圈金属壳，主要为了屏蔽外界干扰 --- 应用于强干扰环境

非屏蔽双绞线 --- 应用于日常环

线序：

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	又称为直通线 ，线序相同。不同层设备使用平行线。（不同层设备）12345678
交叉线	线序不同。同层设备使用交叉线。（一个A一个B常用于同一个设备中，pc连接路由器）36145278
全反线	又称为console线，配置线，线序相反，用于用户控制网络设备。87654321