1 模型介绍

• OSI七层模型，从下至上分别为物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。
• TCP/IP五层模型为物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层
  四层模型为网际接口层，网络层，传输层，应用层

2 各层功能

• 物理层是进行物理连接的，用物理信号来表示0和1。设备代表为网线
• 数据链路层是主要是建立硬件地址寻址（MAC地址）。设备代表为交换机
• 网络层就是逻辑地址寻址（IP地址），连接不同网络。代表为路由器
• 传输层是规定数据传输的协议，主要是TCP传输和UDP传输，前者为可靠的建立连接的传输，速度慢。后者为不可靠传输，速度快，常用于流媒体和直播。代表设备为防火墙
• 会话层是建立会话的一个层
• 表示层是数据的表示，加密等处理
• 应用层是提供给用户使用的一个接口。最上面三层归为应用层，代表设备是计算机。

3 PDU

PDU（Protocol Data Unit，协议数据单元）是计算机网络中用于数据传输的最小单元。在不同的网络层级和协议中，PDU的结构和命名可能会有所不同。

• 越往下，PDU越长

在TCP/IP协议中，常见的PDU包括：

1. 数据链路层（Data Link Layer，最长）：数据帧（Data Frame），包含源和目标MAC地址以及数据。
2. 网络层（Network Layer）：IP数据报（IP Datagram），包含源和目标IP地址、数据以及其他与路由相关的信息。
3. 传输层（Transport Layer）：TCP报文段（TCP Segment）或UDP数据报（UDP Datagram），包含源和目标端口号、数据以及与传输控制相关的信息。
4. 应用层（Application Layer，最短）：应用层数据（Application Data），具体的数据内容，例如HTTP请求或SMTP邮件。

需要注意的是，这些层级和PDU的命名是相对的，具体协议的实现可能会有所不同。例如，在以太网中，数据链路层的PDU被称为帧（Frame），而在无线网络中，它们可能被称为数据包（Packet）。

总之，PDU是网络中不同层级传输数据的基本单元，每个层级负责封装、传输和解封装自己所使用的PDU。这种分层结构使得网络协议的设计和实现更加模块化和灵活。

4 以太网和无线网的差异

以太网（Ethernet）和无线网络（Wireless Network）是两种不同的网络连接技术，它们在传输媒介、工作原理和特点等方面存在一些区别。

1. 传输媒介：以太网使用有线传输媒介，通常是双绞线或光纤。数据通过物理电缆传输，信号的传输稳定可靠。而无线网络通过无线电波进行数据传输，不需要物理电缆连接。数据通过无线信号传输，可以实现无线的移动连接。
2. 覆盖范围：以太网通常用于局域网（LAN）环境，覆盖范围有限。典型的以太网覆盖范围为100米到数百米，可以通过交换机进行扩展。无线网络可以通过无线接入点（AP）建立，覆盖范围相对较大，可以覆盖整个建筑物或广阔的区域。
3. 速度和带宽：以太网通常提供更高的传输速度和带宽。常见的以太网标准如千兆以太网（Gigabit Ethernet）和十千兆以太网（10 Gigabit Ethernet）提供高速的有线数据传输。无线网络的速度和带宽相对较低，受到无线信号强度、干扰和设备限制等因素的影响。
4. 安全性：以太网的有线连接相对较为安全，因为攻击者需要直接访问物理电缆才能进行入侵。无线网络的无线信号容易受到窃听和干扰，需要额外的安全措施，如加密和认证机制，以保护数据的安全性。
5. 灵活性和便携性：无线网络具有更大的灵活性和便携性，用户可以在覆盖范围内自由移动并连接到网络。以太网则需要有线连接，使用起来相对不太便捷。

需要注意的是，以太网和无线网络并不是相互排斥的，它们可以在实际网络环境中相互配合使用。例如，在一个局域网中，可以通过有线以太网连接建立主干网络，而使用无线网络扩展到移动设备和无线终端。

5 IP地址

IP地址是用于在网络中唯一标识设备的数字地址。IPv4是目前广泛使用的IP地址版本，它由32位二进制数表示，通常以点分十进制（dotted-decimal）表示法呈现。IPv6是下一代IP地址版本，由128位二进制数表示，采用冒号分隔的十六进制表示法。

在IPv4中，IP地址按照网络部分和主机部分的划分进行分类。根据地址类别，IPv4地址分为以下几种：

1. A类地址：以0开头的8位网络号和24位主机号。A类地址范围从1.0.0.0到126.0.0.0，用于大型网络，可容纳大量主机。
2. B类地址：以10开头的16位网络号和16位主机号。B类地址范围从128.0.0.0到191.255.0.0，适用于中等规模的网络。
3. C类地址：以110开头的24位网络号和8位主机号。C类地址范围从192.0.0.0到223.255.255.0，适用于小型网络。
4. D类地址：以1110开头，用于多播（Multicast）通信，不分配给特定的主机或网络。
5. E类地址：以1111开头，保留给特殊用途，不分配给主机或网络。

此外，还有私有IP地址范围，用于局域网和私有网络内部使用，不在公共互联网中路由。常见的私有IP地址范围包括：

• A类私有地址：10.0.0.0 到 10.255.255.255
• B类私有地址：172.16.0.0 到 172.31.255.255
• C类私有地址：192.168.0.0 到 192.168.255.255

IPv6地址由全球单一的地址空间组成，它采用128位地址表示，通常以冒号分隔的十六进制表示法呈现。IPv6地址的划分较为灵活，其中包括前缀部分和子网标识部分，可以根据需要进行划分和分配。

需要注意的是，IPv4地址的可用范围已经相对有限，IPv6作为IPv4的扩展和替代方案，正在逐渐被广泛采用以满足不断增长的互联网需求。

5.1 IP地址中的特殊地址

IP地址中有一些特殊地址，用于特定的目的或表示特殊的网络情况。

1. 广播地址（Broadcast Address）：广播地址用于向同一网络中的所有设备发送数据包。在IPv4中，广播地址的格式是主机号全为1，例如，对于一个C类地址（192.168.0.0/24）的网络，广播地址为192.168.0.255。在IPv6中，广播地址被替代为多播地址。
2. 网络地址（Network Address）：网络地址表示整个网络的标识，即网络号全为0，主机号全为0。在IPv4中，网络地址用于标识网络本身，例如，对于一个C类地址（192.168.0.0/24）的网络，网络地址为192.168.0.0。在IPv6中，网络地址由网络前缀部分表示。
3. 主机地址（Host Address）：主机地址是一个特定设备在网络中的唯一标识。对于IPv4，主机地址中网络号和主机号均不全为0或全为1的地址都属于主机地址。
4. 回环地址（Loopback Address）：回环地址用于将数据包发送给自身。在IPv4中，回环地址为127.0.0.1，通常用于本地测试和通信。在IPv6中，回环地址表示为::1。
5. 零地址（Zero Address）：零地址用于表示任何网络或任何主机。在IPv4中，零地址为0.0.0.0，用于网络配置和路由表中的默认路由。在IPv6中，零地址表示为::。
   这些特殊地址在网络通信和配置中具有特殊用途，用于满足特定的需求和标识网络中的特殊情况。

6 OSI模型中各层涉及协议

OSI（Open Systems Interconnection）七层模型是一种将计算机网络通信过程分解为不同层级的框架。每个层级负责特定的功能和协议。以下是每个层级的一些常见协议示例：

1. 物理层（Physical Layer）：负责在物理媒介上传输比特流，例如电缆、光纤等。常见的协议包括：
   • Ethernet（以太网）
   • IEEE 802.11（Wi-Fi）
   • RS-232（串行通信）
2. 数据链路层（Data Link Layer）：负责将比特流转换为数据帧，并提供错误检测和纠正。常见的协议包括：
   • Ethernet（以太网）
   • PPP（点对点协议）
   • HDLC（高级数据链路控制）
3. 网络层（Network Layer）：负责数据包的路由和转发。常见的协议包括：
   • IP（Internet Protocol，互联网协议）
   • ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制报文协议）
   • OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）
4. 传输层（Transport Layer）：负责数据传输的可靠性和流量控制。常见的协议包括：
   • TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）
   • UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）
5. 会话层（Session Layer）：负责建立、管理和终止会话。在实际中，很少有明确的会话层协议，会话管理功能通常由应用层处理。
6. 表示层（Presentation Layer）：负责数据格式的转换和加密解密。在实际中，表示层的功能通常由应用层处理。
7. 应用层（Application Layer）：提供用户与网络服务之间的接口，包括各种应用程序。常见的协议包括：
   • HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）
   • FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）
   • DNS（Domain Name System，域名系统）

需要注意的是，实际使用的协议可能会跨越多个层级，而且不是每个层级都有明确定义的协议。此外，还有许多其他的协议和技术用于不同的网络层级和应用场景。

7 ARP和RARP

ARP（Address Resolution Protocol）和RARP（Reverse Address Resolution Protocol）是用于在网络中解析和映射IP地址和MAC地址之间关系的协议。

• ARP属于网络层（第3层）。它用于将目标IP地址解析为对应的MAC地址，以便在以太网等物理网络中进行通信。ARP在本地网络内部工作，通过广播请求来查找特定IP地址对应的MAC地址。
• RARP属于数据链路层（第2层）。它与ARP相反，用于将MAC地址解析为对应的IP地址。RARP通常用于无盘工作站等场景，其中设备没有预先配置的IP地址，需要通过RARP请求从服务器获取IP地址。

需要注意的是，ARP和RARP通常与网络层和数据链路层交互，但它们本身不是严格按照OSI模型的层次结构定义的协议。它们提供了一种在网络中解析地址映射的机制，以支持数据包的传输。