程序员经验分享-hwhale

1 计算机网络体系结构与OSI参考模型

2023-05-16

文章目录

      • 1 计算机网络概述
          • 1.1 计算机网络概念
          • 1.2 计算机网络的分类
      • 2 OSI 七层参考模型
          • 应用层
          • 表示层
          • 会话层
          • 传输层
          • 网络层
          • 数据链路层
          • 物理层
      • 3 OSI参考模型与网络排错
      • 4 OSI参考模型与网络安全
      • 5 TCP/IP协议和OSI参考模型

1 计算机网络概述

1.1 计算机网络概念
  • 计算机网络概念：利用通信设备和线路将地理位置不同的，功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议 信息交换方式 网络操作系统）实现网络中资源共享和信息传递的系统。

一些其他名词解释：

  • 实体: 不论什么可以发送和接收信息的软硬件进程；
  • 对等层： 两个不同系统的同一层次。
  • 对等实体： 分别位于不同系统对等层的两个实体；
  • 接口： 上层使用下层所提供的功能的方式。
  • 服务： 某一层及其下面各层的所完毕的功能，通过接口提供给相邻的上层；
  • 协议： 通信两方在通信过程中必须遵循的规则。

数据处理和资源共享是两大基本功能。

逻辑功能分为资源子网和通信子网：

  • 资源子网：负责数据处理的主计算机与终端
  • 通信子网：负责数据通信处理的通信控制处理机与通信线路
1.2 计算机网络的分类
  1. 网络分布范围分类：

广域网 城域网 局域网 个人区域网

  1. 使用者分类：

公用网 专用网

  1. 交换方式分类：

电路交换 报文交换 分组交换

  1. 拓扑结构分类：

星型
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总线型
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环型
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树型
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网型
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  1. 网络按照其所覆盖的地区范围分为以下四类：
  • 局域网：当一个单位需要将位于某个范围有限，行政可控的区域内的大量联网设备通过一种高速的方式相互连接起来，就需要通过组建一个局域网让这些设备实现相互通信（范围有限可以是一所高校，一个餐厅，一个家庭等）
  • 城域网：是根据网络的规模划分出来的，而跨越几千米到几十千米的网络既有可能属于某一家机构，也有可能需要通过公共网络服务提供商来提供接入，因此在管理运营层面，城域网既有可能是一个私有网络，也有可能是一个公共网络
  • 广域网：又称外网或者公网，用于连接不同地区的局域网或城域网
  • Intnet：不是一个单一的网络，也没有特定的技术范畴，它是大量异构网络的集合。这个庞大的网络不隶属于任何机构或者个人。任何组织和个人都可以使用各种不同的方式，通过各类不同的基础设施连接到这个网络中，通过这个网络，接受同样连接到这个网络中的其他组织个人所提供的各类网络服务，或者为其他组织个人提供不同的网络服务。

2 OSI 七层参考模型

应用层

能够产生网络流量并且能够和用户交互的应用程序，比如QQ和微信
像一些系统软件，比如记事本，计算器，就不是应用层软件，无需联网即可正常使用

表示层

在传输之前是否进行加密或压缩处理
二进制 ASCIl 加密 压缩 编码 (开发人员需要考虑的问题)

服务器发过来的网页用GBK编码，会出现乱码现象，这是表示层出现的问题
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解决：将编码方式改为Unicode（UTF-8）编码即可正常显示
在这里插入图片描述

会话层

服务和客户端建立的会话
打开浏览器输入一个网址，访问服务器就会建立一个会话，只有建立会话才能和服务器进行交互

命令行查看会话 netstat -n
在这里插入图片描述

应用：netstat -nb 查看建立会话的程序 (可以用来查看木马)

传输层

可靠传输建立会话 UDP 域名解析 不可靠传输 TCP 流量控制

网络层

选择最佳路径(动态路由协议),规划IP地址编址

数据链路层

封装成帧（帧的开始和结束） 透明传输 差错校验

物理层

电器标准,接口标准，如何在物理链路上传输更快的速度

小结

OSI参考模型，每一层均为上一层提供服务，物理层为数据链路层提供服务，数据链路层为网络层提供服务，网络层为传输层提供服务，传输层为会话层提供服务，会话层为表示层提供服务，表示层为应用层提供服务，应用层为人提供服务。

该模型具有下面特点：

  1. 同一网络中。随意两个端系统必须具有相同的层次；
  2. 每层使用其下层提供的服务，并向其上层提供服务；
  3. 通信仅仅在对等层间进行，当然这里所指的通信是间接的、逻辑的、虚拟的。非对等层之间不能互相“通信”。
  4. 实际的物理通信仅仅在最底层完毕。

3 OSI参考模型与网络排错

OSI参考模型与网络排错紧密相关，若网络出现错误，应从底层开始向高层一层一层地向上排错

举例：若打开浏览器输入网址却无法访问网站，应先从物理层开始排错，什么是物理层故障呢？可能是网线没接好或断了

  1. 物理层故障：查看连接状态 发送和接收的数据包
    在这里插入图片描述
  1. 数据链路层故障：MAC地址冲突（虽然MAC地址全球唯一，网卡出厂时就被写定，但可通过修改字表，让计算机不使用网卡的MAC地址）；ADSL欠费（物理层完好，但数据链路层断开）；网络无法协商（带宽默认自动协商）；计算机连接到错误的VLAN
  1. 网络层故障：IP地址错误（配置错误IP地址或子网掩码）；路径错误（未配置网关或者配置错误网关，路由器没有配置到达目的地址的路由）
    通过ping命令可以检查网络层是否出现故障，数据包有去有回则通，网络层无故障
    在这里插入图片描述
  1. 应用层故障：应用程序配置错误（若网页打不开，先看看网络是否畅通，若通，则检查浏览器是否设置了错误的代理）

4 OSI参考模型与网络安全

  1. 物理层安全：用不到的网线拔掉或者用命令关掉
  2. 数据链路层安全：ADSL账号密码上网；无线网账号密码；划分VLAN创建虚拟局域网；交换机端口绑定MAC地址
  3. 网络层安全：设置Windows防火墙（打开or关闭）；在路由器上使用ACL控制数据流量
  4. 应用层安全：开发的应用程序无漏洞

5 TCP/IP协议和OSI参考模型

由国际化标准组织ISO制定的网络体系结构国际标准是 OSI七层模型，但实际中应用最广泛的是 TCP/IP体系结构。换句话说，OSI七层模型仅仅是理论上的、官方制定的国际标准，而TCP/IP体系结构才是其实的国际标准。
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查看本机的TCP/IP协议
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数据封装过程
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数据解封装过程

计算机在接收到数据帧后，需要去掉为了传输而添加的附加信息，这称为解封装，是上述封装操作的逆向过程
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解封装过程

客户进程和服务器进程使用TCP/IP协议进行通信
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对于应用程序来说，传输过程是透明的，即用户程序不知传输过程中走了什么路径，经过了多少路由器

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