网络互连模型

1、网络互连模型本节所讲内容：1.网络概念2.OSI参考模型3.以太网和数据封装4.IP v4 地址类型网络概念网络现在一般指“三网”：电信网络、有线电视网络、计算机网络。狭义的含义即因特网。计算机网络是用通信线路和通信设备将分布在不同地点的多台自治计算机系统互相连接起来，按照共同的网络协议，共享硬件、软件，最终实现资源共享的系统。实现网络的四个要素1、通信线路和通信设备2、有独立功能的计算机3、网络软件支持4、实现数据通信与资源共享按覆盖范围分：局域网LAN（作用范围一般为几米到几十公里）城域网MAN（界于WAN与LAN之间）广域网WAN（作用范围一般为几十到几千公里）按拓扑结构分类：总线型、环

2、型、星型、网状按传输介质分类：有线网 光纤网无线网局域网通常采用单一的传输介质，而城域网和广域网采用多种传输介质。OSI的七层框架概念：开放系统互联参考模型，是由ISO（国际标准化组织）定义的。目的：规范不同系统的互联标准，使两个不同的系统能够较容易的通讯。网络刚面世时，通常只有同一家厂商的计算机才能彼此通讯。为了打破这种限制，20世纪70年代末，ISO（国际标准化组织）开发了OSI（开放系统互联）参考模型。OSI模型旨在以协议的形式帮助厂商生产可以互操作的网络设备和软件，让不同厂商的网络能够协同工作。OSI模型是主要的网络构建模型，面熟了数据和网络信息如何通过网络介质从一台计算机的应用程序传

3、输的另一台计算机的应用程序OSI参考模型对着一网络通信工作进行分层。软件开发人员可使用参考模型来理解计算机通信过程，并了解在各层需要完成那些类型的功能，如果他们要为某一层开发协议，则只需考虑这一层的功能，而无需考虑其他层的功能，其他的功能将由其他层及其协议处理参考模型的优点主要优点在于：1.将网络通信过程划分成更小、更简单的组建，这有助于组建的开发、涉及和故障排除；2.通过标准化网络组件，让多厂家能够协作开发；3.定义了模型每层执行的功能，从而鼓励了行业标准化；4.让不同类型的网络硬件和软件能够彼此通讯；5.避免让对一层的修改影响其他层，从而编码妨碍开发工作OSI只是概念模型，并非具体模型，而

4、是一组指导原则，提供一个框架。OSI可以分为两组去看，：上三层指导了终端中应用程序如何彼此通讯以及如何与用户交流;负责主机之间的应用程序通讯。 下四层指定了如何进行端到端的数据传递。功能与代表设备分层名字功能工作在该层的设备7应用层提供用户界面QQ，IE6表示层表示数据，进行加密等处理5会话层将不同应用程序的数据分离4传输层提供可靠或不可靠的传输，在重传前执行纠错防火墙3网络层提供逻辑地址，路由器使用它们来选择路径三层交换机、路由器2数据链路层将分组拆分为字节，并讲字节组合成帧，使用MAC地址提供介质访问，执行错误检测，但不纠错二层交换机，网卡1物理层在设备之间传输比特，指定电平，电缆速度和电

5、缆针脚集线器应用层（第七层）：人机交互界面，通过协议、命令、动作告诉设备，用户要完成那些服务。 (文件、打印、消息、数据库和应用程序服务、文件传输、电子邮件、远程访问)表示层（第六层）：人机交互间的翻译，将我们识别的协议、命令、动作转换成计算机所识别的微码。它向应用层提供数据，并负责数据转换和代码格式化。表示层能够确保从一个系统的应用层传输而来的数据可被另一个系统的应用层读取。会话层（第五层）：用来建立、维护以及终端设备本地和设备通讯间的进程服务。负责在表示层实体之间建立、管理和终止会话，对设备或节点之间的对话进行控制。基本功能是将不同应用程序的数据分离。为此提供了三种不同模式：单工、半双工、

6、全双工。传输层（第四层）：数据进行分段并重组数据流。对上层应用程序进行多路复用、建立会话以及拆除虚链路。1.提供端到端的传输服务；在互联网上的发送主机和目标主机之间建立逻辑链接。2.提供对上层数据分片并识别；数据进行分段并重组数据流。 3.提供面向连接和无连接服务；可靠的传输操作中，传输设备首先与其对等系统建立面向连接的会话，这称为三次握手，然后传递数据，数据传递完毕后，经进行呼叫终止，以拆除虚链路。4.提供可靠和不可靠的传输服务TCP传输控制协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议UDP用户数据报协议，是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送

7、服务网络层（第三层）：提供路径选择，实现不同广播域之间的流量转发。数据链路层（第二层）：提供数据的物理传输，并处理错误通知、网络拓扑和流量了控制，数据链路层使用物理地址确保报文被传输到LAN中的正确设备。还把网络层的报文转换为比特，提供物理层传输。包含两个子层：介质访问控制（MAC）子层 定义了物理地址和逻辑拓扑，还可使用线路控制、错误通知（不纠错）、顺序传递帧以及可选的流量控制。MAC地址是网卡决定的，是固定的。长度是48比特（6字节），由16进制的数字组成，分为前24位和后24位：前24位叫做组织唯一标志符（Organizationally Unique Identifier，即OUI），

8、是由IEEE的注册管理机构给不同厂家分配的代码，区分了不同的厂家。后24位是由厂家自己分配的，称为扩展标识符。同一个厂家生产的网卡中MAC地址后24位是不同的。在24位OUI中，最高位是(I/G)位，当它的值为0时，就可以认为这个地址实际上是设备的MAC地址，它可能出现在MAC报头的源地址部分。当它的值为1时，就可以认为这个地址表示以太网中的广播地址或组播地址下一位是G/L位(也称U/L，这里的U表示全局)。当它的值为0时，就表示一个全局管理地址(由IEEE分配)。当它的值为1时，就表示一个在管理上通统治本地得地址(就像在DECnet中一样)。从左向右第八位如果是1则代表广播或组播，如果是0则

9、代表单播MAC（硬件）地址长48位（6B）采用16进制格式（0-9，A-F）OUI（组织唯一标识符）是又IEEE（美国电气和电子工程师协会）分配给组织，它包含24位（3B）逻辑链路控制（LLC）子层 负责识别网络层协议并对其封装。LLC头部告诉数据链路层收到帧后如何对分组进行处理，同时还提供流量控制以及控制比特序列物理层（第一层）：发送和接收比特。定义物理接口和线缆的媒介类型。分层同样有益于网络排错工作中应用组说应用有问题，XX不可达，或者无法连接，当然很少从最底层开始排查，所以先看路由，路由没问题就排查防火墙策略是否放通，如果都没问题，就让应用组自己排查去（工作经历）延伸出另一个排错思路：分

10、段排错。确认自己没问题，确认和网关连接没问题，再排查远程是否有问题。数据的封装与解封装过程PDU：协议数据单元：为了通信和交换信息数据包封装过程：用户在应用层进行文件传输的操作在表示层把我们的动作和命令翻译成计算机识别的微码，提供数据CPU读取文件调用到内存要传输的数据在数据层进行数据分片，每片数据最大为1500字节。MTU值（最大传输单元）：大部分网络设备为1500字节，可以修改，但是如果两台设备之间MTU值不同会造成，丢包的现象。对数据封装成段，打上段头（段头中包含源端口、目的端口、传输协议TCP或UDP）目的端口号1-1023，目的端口号1024-65535 比如Telnet（远程登录）

11、协议常用端口：23 HTTP（WEB页面）协议常用端口：80数据被转换成数据段，发送主机和目标主机之间建立一条可靠连接（创建虚链路以建立可靠对话）数据段传输到网络层，封装成包（包头中包含源IP、目的IP、协议号:用来标识上层的应用服务）数据包传输到链路层，封装成帧，打上帧头（包含源MAC、目的MAC和类型标示位0X0800：为哪一个上层提供封装寻址）最后打上帧尾FCS（帧效验队列），通过CRC循环冗余效验码计算对比，判断这个帧是否改变，改变则丢弃。 数据编码成数据信号流通过光或电的方式传递出去。对端 比特合并成字节，再将字节封装成帧。 进行拆封，先看帧尾再看帧头 拆封，识别目的IP和协议号（核

12、对计算机是否有该协议） 核对序列号和端口号，对数据进行重组 读取文件调用到内存 转换成电脑识别的信息 显示到用户窗口IP v4 类型网络地址唯一地标识网络，网络中的每台主机都有节点地址，节点地址唯一地标识了机器。IPv4地址长度32位。这些位被划分成4组（字节或八位组），每组8位：十进制：二进制：11000000. 10101000.00000001.00000001IP地址分类：A类网络地址范围：IP编址方案设计师指出，A类网络地址的第一个字节的第一位必须是0，这意味着A类地址第一个字节的取值为0-1270xxxxxxx最小：00000000=0最大：01111111=

13、127A类地址范围：-55B类网络地址范围：第一个字节的第一位必须是1，且第二位必须是0：最小：10000000=128最大：10111111=191B类地址范围：-55C类网络地址范围：第一个字节的第一位和第二位必须是1，且第三位必须是0：11000000=19211011111=223 C类网络地址范围-55D类，组播地址：到55E类，范围是240255主要用于Internet试验和开发保留的IP地址：网络地址全为0：表示当前网络或网段网络地址全为1：表示所有网络网段/8：保留用于环回地址。私有IP地址：范围：A类，-55 /8 B类，172.