七個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次.doc

OSI模型的7個(gè)層次分別是物理層，數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)層，傳輸層，會(huì)話層，表示層，應(yīng)用層！ 為了和方便講解數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程，我就從最上層應(yīng)用層將起（第一層是物理層，千萬別搞反了，這是初學(xué)者很容易犯的錯(cuò)誤） -應(yīng)用層：為用戶訪問網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)應(yīng)用程序接口（API）。數(shù)據(jù)就是從這里開始產(chǎn)生的。 -表示層：既規(guī)定數(shù)據(jù)的表示方式（如ACS碼，JPEG編碼，一些加密算法等）！當(dāng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生后，會(huì)從應(yīng)用層傳給表示層，然后表示層規(guī)定數(shù)據(jù)的表示方式，在傳遞給下一層，也就是會(huì)話層 -會(huì)話層：他的主要作用就是建立，管理，區(qū)分會(huì)話！主要體現(xiàn)在區(qū)分會(huì)話，可能有的人不是很明白！我舉個(gè)很簡單的例子，就是當(dāng)你與多人同時(shí)在聊QQ的時(shí)候，會(huì)話層就會(huì)來區(qū)分會(huì)話，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，而不?huì)讓原本發(fā)給B的數(shù)據(jù)，卻發(fā)到C那里的情況！ -這是面向應(yīng)用的上三層，而我們是研究數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，所以這里說的比較簡要，4下層是我們重點(diǎn)研究的對象 -傳輸層：他的作用就是規(guī)定傳輸?shù)姆绞?，如可靠的，面向連接的TCP。不可靠，無連的UDP。數(shù)據(jù)到了這里開始會(huì)對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，在頭部加上該層協(xié)議的控制信息！這里我們通過具體分析TCP和UDP數(shù)據(jù)格式來說明 首先是TCP抱文格式，如下圖 我們可以看到TCP抱文格式： 第1段包括源端口號(hào)和目的端口號(hào)。源端口號(hào)的主要是用來說明數(shù)據(jù)是用哪個(gè)端口發(fā)送過來的，一般是隨即生成的1024以上的端口號(hào)！而目的端口主要是用來指明對方需要通過什么協(xié)議來處理該數(shù)據(jù)（協(xié)議對應(yīng)都有端口號(hào)，如ftp-21,telnet-23,dns-53等等） 第2，3段是序列號(hào)和確認(rèn)序列號(hào)，他們是一起起作用的！這里就涉及到了一個(gè)計(jì)算機(jī)之間建立連接時(shí)的“3次握手過程”首先當(dāng)計(jì)算機(jī)A要與計(jì)算機(jī)B通信時(shí)，首先會(huì)與對方建立一個(gè)會(huì)話。而建立會(huì)話的過程被稱為“3次握手”的過程。這里我來詳細(xì)將下“3次握手”的過程。首先計(jì)算機(jī)A會(huì)發(fā)送一個(gè)請求建立會(huì)話的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為發(fā)送序號(hào)（隨即產(chǎn)生的，假如這里是序號(hào)=200），數(shù)據(jù)類型為SYN（既請求類型）的數(shù)據(jù)，當(dāng)計(jì)算機(jī)B收到這個(gè)數(shù)據(jù)后，他會(huì)讀取數(shù)據(jù)里面的信息，來確認(rèn)這是一個(gè)請求的數(shù)據(jù)。然后他會(huì)回復(fù)一個(gè)確認(rèn)序列號(hào)為201的ACK（既確認(rèn)類型），同時(shí)在這個(gè)數(shù)據(jù)里還會(huì)發(fā)送一個(gè)送序號(hào)SYN=500（隨即產(chǎn)生的），數(shù)據(jù)類型為SYN（既請求類型）的數(shù)據(jù) 。來請求與計(jì)算機(jī)建立連接！當(dāng)計(jì)算機(jī)A收到計(jì)算機(jī)B回復(fù)過來的信息后，就會(huì)恢復(fù)一個(gè)ACK=501的數(shù)據(jù)，然后雙方就建立起連接，開始互相通信！這就是一個(gè)完整的“3次握手”的過程。從這里我們就可以看出之所以說TCP是面向連接的，可靠的協(xié)議，就是因?yàn)槊看闻c對方通信之前都必須先建立起連接！ 我們接下來分析第4段，該段包括頭部長度，保留位，代碼位，WINDOWS（窗口位）。頭部長度既是指明該數(shù)據(jù)頭部的長度，這樣上層就可以根據(jù)這個(gè)判斷出有效的數(shù)據(jù)（既DATA）是從哪開始的。（數(shù)據(jù)總長度-頭部長度=DATA的起始位置），而保留位，代碼位我們不需要了解，這里就跳過了！而窗口位是個(gè)重點(diǎn)地！他的主要作用是進(jìn)行提高數(shù)據(jù)傳輸效率，并且能夠控制數(shù)據(jù)流量。在早期，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男适欠浅５牡偷?。從上面的?次握手”的過程我門也可以看出，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)從計(jì)算機(jī)A發(fā)送給B后，到等到計(jì)算機(jī)收到數(shù)據(jù)的確認(rèn)信息，才繼續(xù)發(fā)送第2個(gè)數(shù)據(jù)，這樣很多時(shí)間都浪費(fèi)在漫長的等待過程中，無疑這種的傳輸方式效率非常的低，后來就發(fā)明了滑動(dòng)窗口技術(shù)（既窗口位所利用的技術(shù)），既計(jì)算機(jī)一次性發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)（規(guī)定數(shù)量），理想情況是當(dāng)最后個(gè)數(shù)據(jù)剛好發(fā)送完畢，就收到了對方的確認(rèn)第1個(gè)數(shù)據(jù)的信息，這樣就會(huì)繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，大大提高了效率（當(dāng)然實(shí)際情況，很復(fù)雜，有很多的因素，這里就不討論了！），由于控制的發(fā)送的數(shù)量，也就對數(shù)據(jù)流量進(jìn)行了控制！ 第5段是校驗(yàn)和，緊急字段。校驗(yàn)和的作用主要就是保證的數(shù)據(jù)的完整性。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送之前，會(huì)采用一個(gè)散列算法，得到一個(gè)散列值，當(dāng)對方受到這個(gè)數(shù)據(jù)后，也會(huì)用相同的散列算法，得到一個(gè)散列值并與校驗(yàn)和進(jìn)行比較，如果是一樣的就說明數(shù)據(jù)沒有被串改或損壞，既是完整的！如果不一樣，就說明數(shù)據(jù)不完整，則會(huì)丟棄掉，要求對方重傳！ 緊急字段是作用到代碼位的。這里也不做討論 后面的選項(xiàng)信息和數(shù)據(jù)就沒什么好說的了 下面我們在來分析UDP數(shù)據(jù)抱文的格式。如下圖這里我們可以明顯的看出UDP的數(shù)據(jù)要少很多。只包含源斷口，目的端口。長度，校驗(yàn)和以及數(shù)據(jù)。這里各字段的作用與上面TCP的類似，我就不在重新說明了。這里明顯少了序列號(hào)和確認(rèn)序列號(hào) ，既說明傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候，不與對方建立連接，只管傳出去，至于對方能不能收到，他不會(huì)理的，專業(yè)術(shù)語是“盡最大努力交付”。這里可能就有人回有疑問，既然UDP不可靠。那還用他干什么。“存在即是合理”（忘了哪為大大說的了）。我門可以看出UDP的數(shù)據(jù)很短小只有8字節(jié)，這樣傳輸?shù)臅r(shí)候，速度明顯會(huì)很快，這是UDP最大的優(yōu)點(diǎn)了。所以在一些特定的場合下，用UDP還是比較適用的 -網(wǎng)絡(luò)層：主要功能就是邏輯尋址（尋IP地址）和路由了！當(dāng)傳輸層對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝以后，傳給網(wǎng)絡(luò)層，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)層也會(huì)做相同的事情，對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，只不過加入的控制信息不同罷了！ 下面我們還是根據(jù)IP數(shù)據(jù)包格式來分析。如圖： 我們可以看到數(shù)據(jù)第1段包含了版本，報(bào)頭長度，服務(wù)類型，總長度。這里的版本是指IP協(xié)議的版本，即IPV4和IPV6，由于現(xiàn)在互連網(wǎng)的高速發(fā)展，IP地址已經(jīng)出現(xiàn)緊缺了，為了解決這個(gè)問題，就開發(fā)出了IPV6協(xié)議，不過IPV6現(xiàn)在只是在一部分進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用，要IPV6完全取代IPV4還是會(huì)有一段很長的時(shí)間的！報(bào)頭長度，總長度主要是用來確認(rèn)數(shù)據(jù)的的位置。服務(wù)類型字段聲明了數(shù)據(jù)報(bào)被網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸時(shí)可以被怎樣處理。例如：TELNET協(xié)議可能要求有最小的延遲，F(xiàn)TP協(xié)議（數(shù)據(jù)）可能要求有最大吞吐量，SNMP協(xié)議可能要求有最高可靠性，NNTP（Network News Transfer Protocol，網(wǎng)絡(luò)新聞傳輸協(xié)議）可能要求最小費(fèi)用，而ICMP協(xié)議可能無特殊要求（4比特全為0）。 第2段包含標(biāo)識(shí)，標(biāo)記以及段偏移字段。他們的主要作用是用來進(jìn)行數(shù)據(jù)重組的。比如你在傳送一部幾百M(fèi)的電影的時(shí)候，不可能是電影整個(gè)的一下全部傳過去，而已先將電影分成許多細(xì)小的數(shù)據(jù)段，并對數(shù)據(jù)段進(jìn)行標(biāo)記，然后在傳輸,當(dāng)對方接受完這些數(shù)據(jù)段后，就需要通過這些數(shù)據(jù)標(biāo)記來進(jìn)行數(shù)據(jù)重組，組成原來的數(shù)據(jù)！就好象拼圖一樣 第3段包含存活周期（TTL），協(xié)議，頭部校驗(yàn)和！存活周期既數(shù)據(jù)包存活的時(shí)間，這個(gè)是非常有必要的。如果沒有存活周期，那么這個(gè)數(shù)據(jù)就會(huì)永遠(yuǎn)的在網(wǎng)絡(luò)中傳遞下去，很顯然這樣網(wǎng)絡(luò)很快就會(huì)被這些數(shù)據(jù)報(bào)塞滿。 存活周期（TTL值）一般是經(jīng)過一個(gè)路由器，就減1，當(dāng)TTL值為0的時(shí)候路由器就會(huì)丟棄這樣TTL值為0的數(shù)據(jù)包！ 這里協(xié)議不是指具體的協(xié)議（ip,ipx等）而是一個(gè)編號(hào)，來代表相應(yīng)的協(xié)議！頭部校驗(yàn)和，保證數(shù)據(jù)餓完整性 后面的源地址（源IP地址），說明該數(shù)據(jù)報(bào)的的來源。目的地址既是要發(fā)送給誰 -數(shù)據(jù)鏈路層：他的作用主要是物理尋址（既是MAC地址）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層對數(shù)據(jù)封裝完畢以后，傳給數(shù)據(jù)庫鏈路層。而數(shù)據(jù)庫鏈路層同樣會(huì)數(shù)據(jù)楨進(jìn)行封裝！同樣我們也也好是通過數(shù)據(jù)報(bào)文格式來分析 這個(gè)報(bào)文格式比較清晰，我們可以清楚的看到包含目的MAC地址，源MAC地址，總長度，數(shù)據(jù)，F(xiàn)CS 目的MAC地址，源MAC地址肯明顯是指明數(shù)據(jù)針的來源及目的，總長度是為了確認(rèn)數(shù)據(jù)的位置，而FCS是散列值，也是用來保證數(shù)據(jù)的完整性。但這里就出現(xiàn)一個(gè)問題，當(dāng)對方接受到了這個(gè)數(shù)據(jù)針而向上層傳送時(shí)，并沒有指定上層的協(xié)議，那么到底是IP協(xié)議呢還是IPX協(xié)議。所以后來抱文格式就改了，把總長度字段該為類型字段，用來指明上層所用的協(xié)議，但這樣一來，總長度字段沒有了，有效數(shù)據(jù)的起誓位置就不好判斷了！所以為了能很好的解決這個(gè)問題。又將數(shù)據(jù)鏈路層分為了2個(gè)字層，即LLC層和MAC層。LLC層在數(shù)據(jù)里加入類型字段，MAC層在數(shù)據(jù)里加入總長度字段，這樣就解決這個(gè)問題了 -物理層：是所有層次的最底層，也是第一層。他的主要的功能就是透明的傳送比特流！當(dāng)數(shù)據(jù)鏈路層封裝完畢后，傳給物理層，而 物理層則將，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為比特流傳輸（也就是01010111.00）， 當(dāng)比特流傳到對方的機(jī)器的物理層，對方的物理層將比特流接受下來，然后傳給上層（數(shù)據(jù)鏈路層），數(shù)據(jù)鏈路層將數(shù)據(jù)組合成楨，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行解封裝，然后繼續(xù)穿給上層，這是一個(gè)逆向的過層，指導(dǎo)傳到應(yīng)用層，顯示出信息！ 以上就是一個(gè)數(shù)據(jù)一個(gè)傳輸?shù)耐暾^程！OSI（Open System Interconnect）開放式系統(tǒng)互聯(lián)。一般都叫OSI參考模型是ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）組織在1985年研究的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模型。最早的時(shí)候網(wǎng)絡(luò)剛剛出現(xiàn)的時(shí)候，很多大型的公司都擁有了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，公司內(nèi)部計(jì)算機(jī)可以相互連接?？梢詤s不能與其它公司連接。因?yàn)闆]有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范。計(jì)算機(jī)之間相互傳輸?shù)男畔Ψ讲荒芾斫?。所以不能互?lián)。ISO為了更好的使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用更為普及，就推出了OSI參考模型。其含義就是推薦所有公司使用這個(gè)規(guī)范來控制網(wǎng)絡(luò)。這樣所有公司都有相同的規(guī)范，就能互聯(lián)了。其內(nèi)容如下：第7層應(yīng)用層直接對應(yīng)用程序提供服務(wù)，應(yīng)用程序可以變化，但要包括電子消息傳輸?shù)?層表示層格式化數(shù)據(jù)，以便為應(yīng)用程序提供通用接口。這可以包括加密服務(wù)第5層會(huì)話層在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間建立端連接。此服務(wù)包括建立連接是以全雙工還是以半雙工的方式進(jìn)行設(shè)置，盡管可以在層4中處理雙工方式第4層傳輸層常規(guī)數(shù)據(jù)遞送面向連接或無連接。包括全雙工或半雙工、流控制和錯(cuò)誤恢復(fù)服務(wù)第3層網(wǎng)絡(luò)層本層通過尋址來建立兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接，它包括通過互連網(wǎng)絡(luò)來路由和中繼數(shù)據(jù)第2層數(shù)據(jù)鏈路層在此層將數(shù)據(jù)分幀，并處理流控制。本層指定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并提供硬件尋址第1層物理層原始比特流的傳輸，電子信號(hào)傳輸和硬件接口數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，從第七層傳到第一層，接受方則相反。上三層總稱應(yīng)用層，用來控制軟件方面。下四層總稱數(shù)據(jù)流層，用來管理硬件。數(shù)據(jù)在發(fā)至數(shù)據(jù)流層的時(shí)候?qū)⒈徊鸱?。在傳輸層的?shù)據(jù)叫