網(wǎng)絡(luò)分層基礎(chǔ)物理層

網(wǎng)絡(luò)分層基礎(chǔ)目錄CONTENTS網(wǎng)絡(luò)概述OSI參考模型TCP/IP協(xié)議棧數(shù)據(jù)封裝與解封裝1234PART

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01網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能數(shù)據(jù)傳輸Data客戶端服務(wù)器計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能數(shù)據(jù)通信Data客戶端服務(wù)器什么是協(xié)議什么是協(xié)議？為了使數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)絡(luò)上從源傳遞到目的地，網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備需要“講”相同的“語(yǔ)言”描述網(wǎng)絡(luò)通信中“語(yǔ)言”規(guī)范的一組規(guī)則就是協(xié)議例如：兩個(gè)人交談，必須使用相同的語(yǔ)言，如果你說(shuō)漢語(yǔ)，他說(shuō)阿拉伯語(yǔ)……@#&$％……協(xié)議分層網(wǎng)絡(luò)通信的過(guò)程很復(fù)雜數(shù)據(jù)以電子信號(hào)的形式穿越介質(zhì)到達(dá)正確的計(jì)算機(jī)，然后轉(zhuǎn)換成最初的形式，以便接收者能夠閱讀為了降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，將協(xié)議進(jìn)行了分層設(shè)計(jì)協(xié)議分層分層設(shè)計(jì)的意義用戶服務(wù)層的模塊設(shè)計(jì)可相對(duì)獨(dú)立于具體的通信線路和通信硬件接口的差別而通信服務(wù)層的模塊設(shè)計(jì)又可相對(duì)獨(dú)立于具體用戶應(yīng)用要求的不同例如：文件傳輸服務(wù)模塊的設(shè)計(jì)，不必關(guān)心底層通信線路是光纖還是雙絞線PART

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02OSI參考模型OSI產(chǎn)生背景計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)剛剛興起的時(shí)候，許多計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠商都積極推出自己公司獨(dú)創(chuàng)的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，像IBM等，生產(chǎn)廠商之間的設(shè)備不兼容，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展困難。因此國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO)于1977年設(shè)立了專門的機(jī)構(gòu)研究解決上述問(wèn)題，并于不久后提出了一個(gè)是各種計(jì)算機(jī)都能夠互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)框架——開放式系統(tǒng)互連參考模型（OSI），簡(jiǎn)稱OSI參考模型。OSI參考模型簡(jiǎn)介OSI模型將數(shù)據(jù)通訊過(guò)程分割為7個(gè)層次，每個(gè)層次都負(fù)責(zé)各自的功能，并設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的協(xié)議實(shí)現(xiàn)這些功能，各個(gè)層次之間有標(biāo)準(zhǔn)化的接口。應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層1234567協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層SegementPacketFrameBitData通信雙方相同協(xié)議之間交換協(xié)議報(bào)文應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層OSI參考模型各層次的功能應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層1234567網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用為用戶提供文件傳輸、信息處理等服務(wù)應(yīng)用層包含的協(xié)議最多，也最復(fù)雜OSI參考模型各層次的功能應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)表示確保應(yīng)用接收到的數(shù)據(jù)可讀數(shù)據(jù)壓縮和解壓、加密和解密提供應(yīng)用程序間通信1234567OSI參考模型各層次的功能應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層會(huì)話建立維護(hù)管理在不同的進(jìn)程間建立管理維持會(huì)話，并能使會(huì)話獲得同步數(shù)據(jù)表示、加密、解密提供應(yīng)用程序間通信1234567OSI參考模型各層次的功能應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層建立主機(jī)端到端連接確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃匀蒎e(cuò)機(jī)制和流量控制會(huì)話建立維護(hù)管理數(shù)據(jù)表示、加密、解密提供應(yīng)用程序間通信1234567OSI參考模型各層次的功能應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層尋址和路由路由數(shù)據(jù)包，提供邏輯尋址建立主機(jī)端到端連接會(huì)話建立維護(hù)管理數(shù)據(jù)表示、加密、解密提供應(yīng)用程序間通信1234567OSI參考模型各層次的功能應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層介質(zhì)訪問(wèn)、鏈路管理為了防止數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中產(chǎn)生誤碼，在幀尾部加上校驗(yàn)信息尋址和路由建立主機(jī)端到端連接會(huì)話建立維護(hù)管理數(shù)據(jù)表示、加密、解密提供應(yīng)用程序間通信1234567OSI參考模型各層次的功能應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層介質(zhì)訪問(wèn)、鏈路管理等尋址和路由建立主機(jī)端到端連接會(huì)話建立維護(hù)管理數(shù)據(jù)表示、加密、解密提供應(yīng)用程序間通信二進(jìn)制傳輸主要功能是完成相鄰節(jié)點(diǎn)之間原始比特流的傳輸，它關(guān)心的是如何用物理信號(hào)表示0和1定義了電氣、機(jī)械、形狀針腳等物理特性。1234567PART

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03TCP/IP協(xié)議棧TCP/IP協(xié)議棧簡(jiǎn)介應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層TCP/IP協(xié)議棧OSI參考模型應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接入層TCP/IP協(xié)議棧應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層IPICMPRARPARPUDPTCP各種應(yīng)用程序?qū)覨TP……DNSTFTP由網(wǎng)絡(luò)接口層定義的協(xié)議Ethernet,,Wireless

........OSPF……應(yīng)用層為應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用微博、微信、QQ、迅雷……郵件服務(wù)（SMTP、POP3）Outlook、新浪郵箱……網(wǎng)頁(yè)服務(wù)（http、https）百度、搜狐、網(wǎng)易遠(yuǎn)程登錄Telnet、ssh地址服務(wù)DNS、DHCP應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接入層傳輸層提供端到端的傳輸服務(wù)基于TCP的協(xié)議，可靠傳輸、有重傳機(jī)制FTP、SMTP、Telnet、HTTP基于UDP的協(xié)議，不可靠傳輸、效率高TFTP、DHCP應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接入層TCP/UDP常見協(xié)議端口號(hào)協(xié)議端口號(hào)協(xié)議端口號(hào)Telnet23HTTP80SSH22HTTPS443UDP端口號(hào)協(xié)議端口號(hào)協(xié)議端口號(hào)DHCP67，68DNS53TFTP69NTP123TCP端口號(hào)網(wǎng)絡(luò)層提供主機(jī)到主機(jī)的傳輸服務(wù)IP提供主機(jī)到主機(jī)的傳輸服務(wù)ICMP

輔助IP工作，提供出錯(cuò)和控制信息ARP解析IP與MAC的映射應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接入層網(wǎng)絡(luò)接入層局域網(wǎng)IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)廣域網(wǎng)PPP定義線纜標(biāo)準(zhǔn)、傳輸速率、傳輸距離等參數(shù)物理層介質(zhì)雙絞線、光纖、無(wú)線等應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接入層PART

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04數(shù)據(jù)封裝與解封裝數(shù)據(jù)的封裝過(guò)程IP包頭Hello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)用層比特幀報(bào)文段PDUHelloTCP/UDP頭HelloIP包頭LLC子層TCP/UDP頭HelloIP包頭LLC子層MAC子層TCP/UDP頭HelloTCP/UDP頭有效數(shù)據(jù)MAC子層LLC子層FCS數(shù)據(jù)的解封裝過(guò)程IP包頭Hello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)用層比特幀報(bào)文段PDUHelloTCP/UDP頭HelloIP包頭LLC子層MAC子層TCP/UDP頭HelloIP包頭LLC子層MAC子層FCSTCP/UDP頭HelloTCP/UDP頭有效數(shù)據(jù)LLC子層模擬問(wèn)題1PC1PC2客戶端WEB服務(wù)器固定IP：掩碼：固定IP：掩碼：網(wǎng)線問(wèn)題現(xiàn)象：PC1無(wú)法訪問(wèn)PC2的網(wǎng)頁(yè)模擬問(wèn)題1-檢查物理層網(wǎng)線模擬檢查結(jié)果：網(wǎng)線不通問(wèn)題原因：網(wǎng)線問(wèn)題解決問(wèn)題：換一根成品網(wǎng)線模擬問(wèn)題2PC1PC2客戶端WEB服務(wù)器固定IP：掩碼：MAC地址：MAC1固定IP：掩碼：MAC地址：MAC2成品網(wǎng)線問(wèn)題現(xiàn)象：PC1無(wú)法訪問(wèn)PC2的網(wǎng)頁(yè)模擬問(wèn)題2-檢查數(shù)據(jù)鏈路層ARP表PC1PC2客戶端WEB服務(wù)器IP：掩碼：MAC地址：MAC1IP：掩碼：MAC地址：MAC2成品網(wǎng)線PC1ARP表IP地址MAC地址無(wú)PC2ARP表IP地址MAC地址MAC1模擬檢查結(jié)果：ARP不通模擬問(wèn)題2-檢查數(shù)據(jù)鏈路層ARP表問(wèn)題原因：PC1ARP表無(wú)PC2的MAC地址信息解決問(wèn)題：給PC1的ARP表手動(dòng)添加PC2的MAC地址信息模擬問(wèn)題3PC1PC2客戶端WEB服務(wù)器固定IP：掩碼：MAC地址：MAC1固定IP：掩碼：MAC地址：MAC2成品網(wǎng)線問(wèn)題現(xiàn)象：PC1無(wú)法訪問(wèn)PC2的網(wǎng)頁(yè)P(yáng)C1ARP表IP地址MAC地址MAC2PC2ARP表IP地址MAC地址MAC1模擬問(wèn)題3-檢查網(wǎng)絡(luò)層通信PC1PC2客戶端WEB服務(wù)器IP：掩碼：MAC地址：MAC1IP：掩碼：MAC地址：MAC2成品網(wǎng)線PC1pingPC2結(jié)果不通模擬檢查結(jié)果：pingPC2網(wǎng)絡(luò)不通PC2pingPC1結(jié)果通模擬問(wèn)題3-檢查網(wǎng)絡(luò)層通信問(wèn)題原因：PC2的防火墻打開了解決問(wèn)題：關(guān)閉PC2的防火墻模擬問(wèn)題4PC1PC2客戶端WEB服務(wù)器固定IP：掩碼：MAC地址：MAC1固定IP：掩碼：MAC地址：MAC2成品網(wǎng)線問(wèn)題現(xiàn)象：PC1無(wú)法訪問(wèn)PC2的網(wǎng)頁(yè)P(yáng)C1ARP表IP地址MAC地址MAC2PC2ARP表IP地址MAC地址MAC1PC1pingPC2結(jié)果通PC2pingPC1結(jié)果通模擬問(wèn)題4-檢查傳輸層端口PC1PC2客戶端WEB服務(wù)器IP：掩碼：MAC地址：MAC1IP：掩碼：MAC地址：MAC2成品網(wǎng)線PC1檢查PC2TCP端口結(jié)果443不通結(jié)果80通模擬檢查結(jié)果：PC2443端口不通，80端口通，提供http服務(wù)模擬問(wèn)題4-檢查傳輸層端口問(wèn)題原因：PC2提供http服務(wù)，不能通過(guò)https訪問(wèn)解決問(wèn)題：通過(guò)http進(jìn)行訪問(wèn)模擬問(wèn)題5PC1PC2客戶端http服務(wù)器固定IP：掩碼：MAC地址：MAC1固定IP：掩碼：MAC地址：MAC2成品網(wǎng)線問(wèn)題現(xiàn)象：PC1無(wú)法訪問(wèn)PC2的網(wǎng)頁(yè)P(yáng)C1ARP表IP地址MAC地址MAC2PC2ARP表IP地址MAC地址MAC1PC1pingPC2結(jié)果通PC2pingPC1結(jié)果通模擬問(wèn)題5-檢查應(yīng)用層URLPC1PC2客戶端http服務(wù)器IP：掩碼：MAC地址：MAC1IP：掩碼：MAC地址：MAC2成品網(wǎng)線模擬檢查結(jié)果：PC1的URL文件名錯(cuò)誤模擬問(wèn)題5-檢查應(yīng)用層URL問(wèn)題原因：PC1瀏覽器有緩存解決問(wèn)題：清除PC1瀏覽器緩存模擬問(wèn)題5-問(wèn)題解決PC1PC2客戶端http服務(wù)器固定IP：掩碼：MAC地址：MAC1固定IP：掩碼：MAC地址：MAC2成品網(wǎng)線問(wèn)題解決：