第七周作业

1、简述osi七层模型和TCP/IP五层模型

osi七层模型：

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应用层：应用层是常见的一些应用程序服务（如nginx http服务，ftp软件，qq软件），他们产生的和接收到的数据就是应用层数据。应用层是osi的最高层，也是最接近用户的层次。

表示层：使用应用层的下一层，应用层的数据会首先经过表示层，将为应用层产生的数据提供数据转换类的服务，也就是数据如何展现，如何表示。例如格式转换，编码转换，数据压缩，数据加密与解密。

会话层：跨主机的两个计算机之间的应用程序需要痛通信，需要建立会话。会话层虽然不参与具体的数据传输，但它却对数据传输进行管理。会话层在两个互相通信的应用进程之间建立、组织和协调其交互活动。

传输层：传输层的基本功能就是接收上一层的数据，并在必要的时候将数据分割成最小的数据单元，然后把这些数据单元传递给网络层。

网络层：收到传输层封装后过来的数据，需要指定数据要到达的目标ip地址。在网络层会为数据报继续封装，加上源IP和目标IP地址，此时数据报就成了数据包。根据路由规则，可以知道将这个数据包怎么传递出去，以及如何找到目标主机，同时对方可以通过数据包中源IP地址找到回来的路径。

链路层：数据包到达了数据链路层，将继续封装得到数据帧，将源MAC地址和目标MAC地址加入到数据包中，得到的就是数据帧，计算机就可以通过MAC地址将数据包传递局域网的下一跳，是给交换机还是路由器，但最终要出去还是会经过本地的路由器，路由器将解封数据帧，同时修改源MAC为自己的MAC地址，目标MAC为路由器的下一跳的MAC地址，通过这样不断的修改目标MAC和源MAC，数据最终能够到达目标主机上。

物理层：数据最终通过网卡出去，数据帧将进入最后一层物理层。在物理层，网卡会将数字信号转变成点信号传递给网线，物理层处理后得到的数据是二进制数据，也称为bit流。

TCP/IP五层模型

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TCP/IP的应用层相当于OSI七层协议的应用层、表示层、会话层，其他各层一一对应，在每一层工作者不同的设备，如网络层工作着路由器，数据链路层工作着交换机；每一层的协议也不通。

应用层：为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务
常见的应用层协议：
--http(80)、https（443）、dns(53)
-ftp(20/21) -smtp(25) -pop3(110) -telnet
传输层（TCP/UDP）

2、总结描述TCP三次握手四次挥手

TCP三次握手

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首先服务器端B的服务进程已经监听在某个端口上，监听之后就可以一直等待客户端请求，简历TCP的连接。

（1）客户端A想要和客户端B建立TCP连接时，首先会发送一个连接请求报文给服务器B。 在这个请求报文中，TCP首部中的SYN位设置为1，ACK位设置为0，假设此时的序号是x（序号不一定是1），即SYN=1、ACK=0、seq=x。这个包也被称为SYN包，当客户端发送完SYN包后，他将进入SYN_SENT状态。

（2）当B收到报文后，发现其中的SYN=1、ACK=0，边知道这是一个TCP连接的请求包。如果B确认和A简历TCP连接，那么B需要回复A. 回复时，SYN=1、ACK=1、ack=x+1、seq=y.注意区分这里的ACK和ack，ACK表示的是占用一个比特位的ACK设置位，ack是确认号。这个包通常被称为ACK包，当服务端完ACk包之后，它将进入SYN_RECV状态。

（3）当A收到B的回复报文后，发现里面的SYN=1、ACK=1，于是也会向B回复一个ACK包，回复时，SYN=0、ACK=1、seq=x+1、ack=y+1.这里的SYN=0、ACK=1表示这不是建立连接的请求包，而是回复包。A发送完之后，就进入了ESTABLIESHED状态，表示连接在A端已经建立完成。

（4）B最终收到A的ACK包之后，也将进入ESTABLISHED状态。到此，TCP连接就建立完成。

TCP四次挥手

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首先两端在开始释放TCP连接之前，都已经处于ESTABLISHED状态，假设现在A开始请求释放连接（B端也可以主动释放连接）

（1）A首先发送一个TCP首部中FIN位置为1的包给B端，假设此时序号是u，即seq=u。FIN=1意味着这是一个请求关闭TCP连接的数据包，这种包也称为FIN包。当发送FIN包之后，A将从ESTABLISHED状态转变为FIN-WAIT-1状态。

（2）B收到FIN包之后，发现其中FIN=1，知道A端请求关闭，于是发了一个回复包给A。回复时，设置ACK=1，ack=u+1，同时还设置序号seq=v(假设B现在发送到的数据序号是v)，发送完这个回复包之后，服务端进入CLOSE_WAIT状态。到了这个阶段，A（主动请求关闭方）到B（被动方）方向的连接就已经释放了，A不能在发送传输数据给B，但是B到A方向的连接还没有关闭，他可以继续发送数据给A，A也会接收。因为在这个阶段只有一个方向的连接被释放，所以close-wait状态也称为半关闭（half-close）状态。

（3）当A收到B的ACK包之后它将进入FIN-WAIT2，等待B发起B到A方向的连接关闭请求。

（4）当B确认已经没有数据发送给A后，B开始主动关闭从B到A方向的TCP连接。这时会发送一个FIN包，同事ACK设置为1，ack任然保持不变，是u+1，而seq则为一个新值w，因为进入CLOSE-WAIT之后，B可能还会发送一些数据。B发送完这个FIN+ACK包之后，将进入LAST-ACK（最后确认）状态。

（5）当A收到B的FIN+ACK包之后，需要对B发送的关闭请求做出回复。回复时，ACK=1，seq=u+1不变，ack=w+1.当发送完这个ACK包之后，A不会立即就关闭，而是进入TIME-WAIT阶段等待一段时间（2倍的MSL时长）。

（6）当B收到A的回复ACK包之后，意味着B到A放方向的连接关闭已经确认了，于是B端关闭连接。

（7）当A等待了2MSL的时长之后，将真正关闭连接。

3、描述TCP和UDP区别

UDP协议主要特点：

    1）UDP是无连接的，及发送数据之前不需要和对方先建立连接，也不存在关闭连接的过程，传输效率比较高。
    2）UDP会尽量保证数据可到达目标目标主机，但是无法保证可靠的传输，因为在传输数据之前没有建立可靠的链接，数据丢失后无法重传。
    3）UDP是面向数据报的。    
    4）UDP首部开销小，只有8个字节，而TCP首部有20个字节，相比TCP协议，UDP的传输效率更高。
    5）UDP没有拥塞控制，在网络拥塞的时候，源主机不会因此而降低发送速率，所以UDP的实时性更好。所以，对弈业务场景允许丢失一些数据，但有要求高实时性的场景，UDP更为合适。
    6）差错校验功能有限，在校验后发现不一致，将直接丢弃数据报。
TCP协议主要特点：

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

TCP：传输控制协议，面向连接的传输协议，在正式发送数据之前，必须要与对方建立可靠的连接。一个TCP连接
     必须经过三次握手才能建立，经过四次挥手才能断开。
UDP：用户数据报协议，面向无连接的传输协议，UDP不提供可靠性，只是把应用程序传给IP层的数据包发送出去，
     但不能保证数据到达目的地，由于UDP在正式传输数据前不需要与目标主机建立连接，并且没有超时重传机
     制，所以速度相对于TCP来说，要快很多。

4、总结ip分类以及每个分类可以分配的IP数量

IP地址分类：
    A类：
            第一段为网络号，后三段为主机号
            网络号：
                        0 0000000 ~ 0 1111111：1-127
            网络数量：
                        126
            每个网络中的主机数量：
                        2^24-2
            默认子网掩码：
                        255.0.0.0
                        用于与IP地址按位进行"与"运算，从而取出其网络位
                        例：1.3.2.1/255.0.0.0    =    1.0.0.0
                                1.3.2.1/255.255.0.0    =    1.3.0.0
            私网地址：
                        10.0.0.0/255.0.0.0
    B类：
            前两段为网络号，后两段为主机号
            网络号：
                        10 000000 ~ 10 111111：128-191
            网络数：2^14
            每个网络中的主机数量：2^16-2
            默认子网掩码：255.255.0.0
            私网地址：172.16.0.0 ~ 172.31.0.0
    C类：
            前三段为网络号，后三段为主机号
            网络号：
                        110 00000 ~ 110 11111：192-223
            网络数：2^21
            每个网络中的主机数量：2^8-2
            默认子网掩码：255.255.255.0
            私网地址：192.168.0.0
    D类：组播
            1110 0000 ~ 1110 1111：224-239
    E类：保留科研，240-255

5、总结IP配置方法

(1).使用NetworkManager服务提供的工具配置：nmcli、nmtui等
(2).直接编辑/etc/sysconfig/network-scripts/ifcft-XXX网卡配置文件即可，文件内容常见如下：
    DEVICE=eth0         #网卡名称
    ONBOOT=yes          #是否开机自启网卡
    BOOTPROTO=static    #获取ip的方式（static、dhcp）
    IPADDR=X.X.X.X      #ip地址
    NETMASK=255.255.255.0  #子网掩码
    PREFIX=24           #子网掩码
    GATEWAY=X.X.X.X     #网关
    DNS=X.X.X.X         #DNS
    配置完毕之后需要重启网络服务，执行命令：systemctl restart network

参数说明： 
DEVICE：此配置文件应用到的设备 
HWADDR：对应的设备的 MAC 地址 
BOOTPROTO：激活此设备时使用的地址配置协议，常用的 dhcp, static, none,bootp 
NM_CONTROLLED： NM 是 NetworkManager 的简写，此网卡是否接受 NM 控制；建议 CentOS6 为“no” 
ONBOOT：在系统引导时是否激活此设备 
TYPE：接口类型；常见有的 Ethernet, Bridge 
UUID：设备的惟一标识 
IPADDR：指明 IP 地址 
NETMASK：子网掩码 
GATEWAY: 默认网关