1.OSI的基本概念及原则
OSI是Open System Interconnect的缩写,意为开放式系统互联。其各个层次的划分遵循下列原则:
(1)同一层中的各网络节点都有相同的层次结构,具有同样的功能。
(2)同一节点内相邻层之间通过接口进行通信。
(3)七层结构中的每一层使用下一层提供的服务,并且向其上层提供服务。
(4)不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。
2.OSI七层模型
第一层:物理层
在OSI参考模型中,物理层是参考模型的最低层,也是OSI模型的第一层。物理层的主要功能是:利用传输介质为数据链路层提供物理连接,实现比特流的透明传输。物理层的作用是实现相邻计算机节点之间比特流的透明传送,尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异,使其上面的数据链路层不必考虑网络的具体传输介质是什么。
第二层:数据链路层
数据链路层(Data Link Layer)是OSI模型的第二层,负责建立和管理节点间的链路。在计算机网络中由于各种干扰的存在,导致物理链路是不可靠的。因此这一层的主要功能是:在物理层提供的比特流的基础上,通过差错控制、流量控制方法,使有差错的物理线路变为无差错的数据链路,即提供可靠的通过物理介质传输数据的方法。
第三层:网络层
网络层(Network Layer)是OSI模型的第三层,它是OSI参考模型中最复杂的一层,也是通信子网的最高一层,它在下两层的基础上向资源子网提供服务。其主要功能是:在数据链路层提供的两个相邻端点之间的数据帧的传送功能上,进一步管理网络中的数据通信,控制数据链路层与传输层之间的信息转发,建立、维持和终止网络的连接,将数据设法从源端经过若干个中间节点传送到目的端(点到点),从而向传输层提供最基本的端到端的数据传输服务。具体地说,数据链路层的数据在这一层被转换为数据包,然后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制,将信息从一个网络设备传送到另一个网络设备。数据链路层和网络层的区别为:数据链路层的目的是解决同一网络内节点之间的通信,而网络层主要解决不同子网间的通信。
第四层:传输层
OSI下3层的任务是数据通信,上3层的任务是数据处理。而传输层(Transport Layer)是OSI模型的第4层。该层提供建立、维护和拆除传输连接的功能,起到承上启下的作用。该层的主要功能是:向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制,保证报文的正确传输,同时向高层屏蔽下层数据通信的细节,即向用户透明地传送报文。
第五层:会话层
会话层是OSI模型的第5层,是用户应用程序和网络之间的接口,该层的主要功能是:组织和协调两个会话进程之间的通信 ,并对数据交换进行管理。当建立会话时,用户必须提供他们想要连接的远程地址。而这些地址与MAC地址或网络层的逻辑地址不同,它们是为用户专门设计的,更便于用户记忆。域名就是一种网络上使用的远程地址。
第六层:表示层
表示层是OSI模型的第六层,它对来自应用层的命令和数据进行解释,对各种语法赋予相应的含义,并按照一定的格式传送给会话层。该层的主要功能是:处理用户信息的表示问题,如编码、数据格式转换和加密解密等。
第七层:应用层
应用层是OSI参考模型的最高层,它是计算机用户,以及各种应用程序和网络之间的接口,该层的主要功能是:直接向用户提供服务,完成用户希望在网络上完成的各种工作。它在其他6层工作的基础上,负责完成网络中应用程序与网络操作系统之间的联系,建立与结束使用者之间的联系,并完成网络用户提出的各种网络服务及应用所需的监督、管理和服务等各种协议。此外该层还负责协调各个应用程序间的工作。
3.三次握手
几张图片认识并了解熟悉三次握手
TCP运输连接有以下三个阶段:
- 建立TCP连接,也就是通过三报文握手来建立TCP连接。
- 数据传送,也就是基于已建立的TCP连接进行可靠的数据传输。
- 释放连接,也就是在数据传输结束后,还要通过四报文挥手来释放TCP连接。
图文讲解
- 主动发起TCP连接建立称为TCP客户(client)。
- 被动等待TCP连接建立的应用进程称为TCP服务器(server)。
我们可以将TCP建立连接的过程比喻为”握手“,“握手”需要在TCP客户端和服务器之间交换三个TCP报文段。
最初两端的TCP进程都处于关闭状态。
TCP连接时向TCP服务器进程发送TCP连接请求报文段,并进入同步已发送状态。
- TCP 连接请求报文段首部中的同步位SYN被设置为1,,表明这是一个tcp连接请求报文段。
- 序号字段seq被设置了一个初始值x作为TCP客户进程所选择的初始序号。
由于TCP连接建立是由TCP客户进程主动发起的,因此称为主动打开连接。 请注意TCP规定SYN被设置为1的报文段不能携带数据但要消耗掉一个序号。
TCP客户进程收到TCP连接请求确认报文段后,还要向TCP服务器进程发送一个普通的TCP 确认报文段并进入连接已建立状态。
- 该报文段首部中的确认位ACK被设置为1,表明这是一个普通的TCP确认报文段 。
- 序号字段seq 被设置为x+1,这是因为TCP客户进程发送的第一个TCP报文段的序号为x,并且不携带数据,因此第二个报文段的序号为x +1。
- 确认号字段ack被设置为y + 1,这是对TCP服务器进程所选择的初始序号的确认。
请注意TCP规定,普通的TCP确认报文段可以携带数据。但如果不携带数据则不消耗序号,在这种情况下所发送的下一个数据报文段的序号仍是x+1。
TCP服务器进程收到该确认报文段后也进入连接已建立状态,现在TCP双方都进入了连接已建立状态,他们可以基于已建立好的TCP连接进行可靠的数据传输了。
三次握手是 TCP 连接的建立过程。在握手之前,主动打开连接的客户端结束 CLOSE 阶段,被动打开的服务器也结束 CLOSE 阶段,并进入 LISTEN 阶段。随后进入三次握手阶段:
① 首先客户端向服务器发送一个 SYN 包,并等待服务器确认,其中:
- 标志位为 SYN,表示请求建立连接;
- 序号为 Seq = x(x 一般取随机数);
- 随后客户端进入 SYN-SENT 阶段。
② 服务器接收到客户端发来的 SYN 包后,对该包进行确认后结束 LISTEN 阶段,并返回一段 TCP 报文,其中:
- 标志位为 SYN 和 ACK,表示确认客户端的报文 Seq 序号有效,服务器能正常接收客户端发送的数据,并同意创建新连接;
- 序号为 Seq = y;
- 确认号为 Ack = x + 1,表示收到客户端的序号 Seq 并将其值加 1 作为自己确认号 Ack 的值,随后服务器端进入 SYN-RECV 阶段。
③ 客户端接收到发送的 SYN + ACK 包后,明确了从客户端到服务器的数据传输是正常的,从而结束 SYN-SENT 阶段。并返回最后一段报文。其中:
- 标志位为 ACK,表示确认收到服务器端同意连接的信号;
- 序号为 Seq = x + 1,表示收到服务器端的确认号 Ack,并将其值作为自己的序号值;
- 确认号为 Ack= y + 1,表示收到服务器端序号 seq,并将其值加 1 作为自己的确认号 Ack 的值。
- 随后客户端进入 ESTABLISHED。
当服务器端收到来自客户端确认收到服务器数据的报文后,得知从服务器到客户端的数据传输是正常的,从而结束 SYN-RECV 阶段,进入 ESTABLISHED 阶段,从而完成三次握手。