第七周

1、简述osi七层模型和TCP/IP五层模型

OSI七层模型

OSI七层模型

TCP/IP五层模型

七层模型和TCP/IP五层模型对应

2、总结描述TCP三次握手四次挥手

1. 三次握手
   三次握手（Three-way Handshake）其实就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务器总共发送3个包。进行三次握手的主要作用就是为了确认双方的接收能力和发送能力是否正常、指定自己的初始化序列号为后面的可靠性传送做准备。实质上其实就是连接服务器指定端口，建立TCP连接，并同步连接双方的序列号和确认号，交换TCP窗口大小信息。刚开始客户端处于 Closed 的状态，服务端处于 Listen 状态。

   
   
   三次握手

进行三次握手：
第一次握手：客户端给服务端发一个 SYN 报文，并指明客户端的初始化序列号 ISN。此时客户端处于 SYN_SENT 状态。首部的同步位SYN=1，初始序号seq=x，SYN=1的报文段不能携带数据，但要消耗掉一个序号。
第二次握手：服务器收到客户端的 SYN 报文之后，会以自己的 SYN 报文作为应答，并且也是指定了自己的初始化序列号 ISN(s)。同时会把客户端的 ISN + 1 作为ACK 的值，表示自己已经收到了客户端的 SYN，此时服务器处于 SYN_RCVD 的状态。在确认报文段中SYN=1，ACK=1，确认号ack=x+1，初始序号seq=y。
第三次握手：客户端收到 SYN 报文之后，会发送一个 ACK 报文，当然，也是一样把服务器的 ISN + 1 作为 ACK 的值，表示已经收到了服务端的 SYN 报文，此时客户端处于 ESTABLISHED 状态。服务器收到 ACK 报文之后，也处于 ESTABLISHED 状态，此时，双方已建立起了连接。确认报文段ACK=1，确认号ack=y+1，序号seq=x+1（初始为seq=x，第二个报文段所以要+1），ACK报文段可以携带数据，不携带数据则不消耗序号。
发送第一个SYN的一端将执行主动打开（active open），接收这个SYN并发回下一个SYN的另一端执行被动打开（passive open）。
在socket编程中，客户端执行connect()时，将触发三次握手。

2. 四次挥手
   建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过四次挥手（也有将四次挥手叫做四次握手的）。这由TCP的半关闭（half-close）造成的。所谓的半关闭，其实就是TCP提供了连接的一端在结束它的发送后还能接收来自另一端数据的能力。

   TCP 连接的拆除需要发送四个包，因此称为四次挥手(Four-way handshake)，客户端或服务端均可主动发起挥手动作。

   刚开始双方都处于ESTABLISHED 状态，假如是客户端先发起关闭请求。四次挥手的过程如下：

   
   
   四次挥手

   第一次挥手：客户端发送一个 FIN 报文，报文中会指定一个序列号。此时客户端处于 FIN_WAIT1 状态。即发出连接释放报文段（FIN=1，序号seq=u），并停止再发送数据，主动关闭TCP连接，进入FIN_WAIT1（终止等待1）状态，等待服务端的确认。

   第二次挥手：服务端收到 FIN 之后，会发送 ACK 报文，且把客户端的序列号值 +1 作为 ACK 报文的序列号值，表明已经收到客户端的报文了，此时服务端处于 CLOSE_WAIT 状态。
   即服务端收到连接释放报文段后即发出确认报文段（ACK=1，确认号ack=u+1，序号seq=v），服务端进入CLOSE_WAIT（关闭等待）状态，此时的TCP处于半关闭状态，客户端到服务端的连接释放。客户端收到服务端的确认后，进入FIN_WAIT2（终止等待2）状态，等待服务端发出的连接释放报文段。

   第三次挥手：如果服务端也想断开连接了，和客户端的第一次挥手一样，发给 FIN 报文，且指定一个序列号。此时服务端处于 LAST_ACK 的状态。
   即服务端没有要向客户端发出的数据，服务端发出连接释放报文段（FIN=1，ACK=1，序号seq=w，确认号ack=u+1），服务端进入LAST_ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。

   第四次挥手：客户端收到 FIN 之后，一样发送一个 ACK 报文作为应答，且把服务端的序列号值 +1 作为自己 ACK 报文的序列号值，此时客户端处于 TIME_WAIT 状态。需要过一阵子以确保服务端收到自己的 ACK 报文之后才会进入 CLOSED 状态，服务端收到 ACK 报文之后，就处于关闭连接了，处于 CLOSED 状态。

   即客户端收到服务端的连接释放报文段后，对此发出确认报文段（ACK=1，seq=u+1，ack=w+1），客户端进入TIME_WAIT（时间等待）状态。此时TCP未释放掉，需要经过时间等待计时器设置的时间2MSL后，客户端才进入CLOSED状态。
   收到一个FIN只意味着在这一方向上没有数据流动。客户端执行主动关闭并进入TIME_WAIT是正常的，服务端通常执行被动关闭，不会进入TIME_WAIT状态。
   在socket编程中，任何一方执行close()操作即可产生挥手操作。

3、描述TCP和UDP区别
TCP：传输控制协议
这是一个面向连接的传输协议，在发送数据之前，要和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。
三次握手：客户端向服务器发送syn请求建立连接；
服务器向客户端发送syn以及ack确定是否建立连接？
客户端向服务器发送ack确定建立连接。
四次握手：客户端向服务器发送fin请求断开连接；
服务器向客户端发送数据包；
服务器向客户端fin以及ack确定是否断开连接；
客户端向服务器发送fin确定断开连接。

UDP：用户数据报协议
这是一个无连接的简单的面向数据报的传输层协议
UDP不提供可靠性，只是把应用程序传给ip层的数据包发送出来，但是不能保证他们到达目的地；由于UDP在传输数据包前不用在客户和服务器之间建立连接，并且没有超时重发机制，所以速度很快。
区别：
1.基于连接与无连接；
2.对系统资源的要求（TCP较多，UDP较少）；
3.UDP程序结构较为简单；
4.TCP是流模式（SOCK_STREAM） UDP是数据报模式（SOCK_DGRAM）；
5.TCP保证数据正确性，UDP可能丢包，TCP保证数据顺序，UDP不保证；
4、总结ip分类以及每个分类可以分配的IP数量

IP地址中的前5位用于标识IP地址的类别：
A类地址的第一位为0；
B类地址的前两位为10；
C类地址的前三位为110；
D类地址的前四位为1110；
E类地址的前五位为11110。
IP地址根据网络号和主机号来分，分为A、B、C三类及特殊地址D、E。全0和全1的都保留不用。

    A类：(1.0.0.0-126.0.0.0)（默认子网掩码：255.0.0.0或 0xFF000000）第一个字节为网络号，后三个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“0”，所以地址的网络号取值于1~126之间。一般用于大型网络。
    定义：第1字节为网络地址，其它3个字节为主机地址
    范围：1.0.0.1 - 126.255.255.254
    数量：允许有126个网段，每个网段允许有16777214台主机
    子网掩码：255.0.0.0
    私有地址：10.X.X.X是私有地址（所谓的私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址），范围10.0.0.1-10.255.255.254
    保留地址：127.X.X.X是保留地址，也是本机地址，等效于localhost或本机IP。一般用于测试使用。例如：ping 127.0.0.1来测试本机TCP/IP是否正常。

    B类：(128.0.0.0-191.255.0.0)（默认子网掩码：255.255.0.0或0xFFFF0000）前两个字节为网络号，后两个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“10”，所以地址的网络号取值于128~191之间。一般用于中等规模网络。
    定义：第1字节和第2字节为网络地址，其它2个字节为主机地址
    范围：128.0.0.1 - 191.255.255.254
    数量：允许有16384个网段，每个网段允许有65534台主机
    子网掩码：255.255.0.0
    私有地址：172.16.0.0 - 172.31.255.255是私有地址
    保留地址：169.254.X.X是保留地址。如果你的IP地址是自动获取IP地址，而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器。就会得到其中一个IP.

    C类：(192.0.0.0-223.255.255.0)（子网掩码：255.255.255.0或 0xFFFFFF00）前三个字节为网络号，最后一个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“110”，所以地址的网络号取值于192~223之间。一般用于小型网络。
    定义：第1字节、第2字节和第3个字节为网络地址，第4个个字节为主机地址。另外第1个字节的前三位固定为110
    范围：192.0.0.1 - 223.255.255.254
    数量：允许有2097152个网段，每个网段允许有254台主机
    子网掩码：255.255.255.0
    私有地址：192.168.X.X是私有地址。(192.168.0.0 - 192.168.255.255)

    D类：是多播地址。该类IP地址的最前面为“1110”，所以地址的网络号取值于224~239之间。一般用于多路广播用户。
    定义：不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前四位固定为1110
    范围：224.0.0.1 - 239.255.255.254

    E类：是保留地址。该类IP地址的最前面为“1111”，所以地址的网络号取值于240~255之间。
    定义：不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前五位固定为11110
    范围：240.0.0.1 - 255.255.255.254

5、总结IP配置方法
（1）自动获取dhcp
（2）手动配置