模板网站系统,网页制作教程免费下载,中国建筑协会官网,公司网站建设吧个好应用层 应用层为应用软件提供接口#xff0c;使应用程序能够使用网络服务。应用层协议会指定使用相应的传输层协议#xff0c;以及传输层所使用的端口等。TCP/IP每一层都让数据得以通过网络进行传输#xff0c;这些层之间使用PDU ( Paket Data Unit,协议数据单元)彼此交换信…应用层 应用层为应用软件提供接口使应用程序能够使用网络服务。应用层协议会指定使用相应的传输层协议以及传输层所使用的端口等。TCP/IP每一层都让数据得以通过网络进行传输这些层之间使用PDU ( Paket Data Unit,协议数据单元)彼此交换信息确保网络设备之间能够通信。不同层的PDU中包含有不同的信息因此PDU在不同层被赋予了不同的名称。应用层的PDU被称为Data ( 数据)。 FTP FTP ( File Transfer Protocol)是一个用于从一台主机传送文件到另一台主机的协议用于文件的“下载”和“上传”它采用C/S ( Client/Server) 结构。 Telnet Telnet是数据网络中提供远程登录服务的标准协议。 Telnet为用户提供了在本地计算机上完成远程设备工作的能力。 HTTP HTTP( HyperText Transfer Protocol) 是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。设计HTTP最初的目的是为了提供一种发布和接收HTML页面的方法。 传输层 传输层协议接收来自应用层协议的数据封装上相应的传输层头部帮助其建立“端到端”( Port to Port) 的连接。传输层的PDU被称为Segment ( 段)。 TCP报文头部 Source Port: 源端口标识哪个应用程序发送。长度为16比特。Destination Port: 目的端口标识哪个应用程序接收。长度为16比特。Sequence Number: 序号字段。TCP链接中传输的数据流每个字节都编上一个序号。序号字段的值指的是本报文段所发送数据的第一个字节的序号。长度为32比特。Acknowledgment Number: 确认序列号是期望收到对方下一个报文段数据的第1个字节的序号即上次已成功接收到的数据段的最后一个字节数据的序号加1。只有Ack标识为1此字段有效。长度为32比特。Header Length: 头部长度指出TCP报文头部长度以32比特(4字节)为计算单位。若无选项内容则该字段为5即头部为20字节。Reserved: 保留必须填0。长度为3比特。Control bits: 控制位包含FIN、ACK、SYN等标志位代表不同状态下的TCP数据段。Window: 窗口TCP的流量控制这个值表明当前接收端可接受的最大的数据总数(以字节为单位)。窗口最大为65535字节。长度为16比特。Checksum: 校验字段是一个强制性的字段由发端计算和存储并由收端进行验证。在计算检验和时要包括TCP头部和TCP数据同时在TCP报文段的前面加上12字节的伪头部。长度为16比特。Urgent: 紧急指针只有当URG标志置1时紧急指针才有效。TCP的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。紧急指针指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节( 紧急数据放在本报文段数据的最前面)。长度为16比特。Options: 选项字段(可选)长度为0-40字节。
UDP报文头部 Source Port: 源端口标识哪个应用程序发送。长度为16比特。Destination Port: 目的端口标识哪个应用程序接收。长度为16比特。Length: 该字段指定UDP报头和数据总共占用的长度。可能的最小长度是8字节因为UDP报头已经占用了8字节。由于这个字段的存在UDP报文总长不可能超过65535字节(包括8字节的报头和65527字节的数据)。Checksum: 覆盖UDP头部和UDP数据的校验和长度为16比特。
TCP和UDP - 端口号 TCP的建立- 三次握手 任何基于TCP的应用在发送数据之前都需要由TCP进行“三次握手”建立连接。 TCP连接建立的详细过程如下:
由TCP连接发起方(图中PC1)发送第一个SYN位置1的TCP报文。初始序列号a为一个随机生成的数字因为没收到过来自PC2的任何报文所以确认序列号为0;接收方(图中PC2)接收到合法的SYN报文之后回复一个SYN和ACK置1的TCP报文初始序列号b为一个随机生成的数字同时因为此报文是回复给PC1的报文所以确认序列号为a1;PC1接收到PC2发送的SYN和ACK置位的TCP报文后回复一个ACK置位的报文此时序列号为a1,确认序列号为b1。PC2收到之后TCP双向连接建立。
TCP的关闭- 四次挥手 当数据传输完成TCP需要通过“四次挥手”机制断开TCP连接释放系统资源。 TCP支持全双工模式传输数据这意味着同一时刻两个方向都可以进行数据的传输。在传输数据之前TCP通过三次握手建立的实际上是两个方向的连接因此在传输完毕后两个方向的连接必须都关闭。如图所示:
1: 由PC1发出一个FIN字段置”1”的不带数据的TCP段。2: PC2收到PC1发来的FIN置位的TCP报文后会回复一个ACK置位的TCP报文。3: 若PC2也没有需要发送的数据则直接发送FIN置位的TCP报文。假设此时PC2还有数据要发送那么当PC2发送完这些数据之后会发送一个FIN置位的TCP报文去关闭连接。4: PC1收到FIN置位的TCP报文回复ACK报文TCP双向连接断开。
网络层 传输层负责建立主机之间进程与进程之间的连接而网络层则负责数据从一台主机到另外一台主机之间的传递。网络层的PDU被称为Packet (包)。IPv4( Internet Protocol Version 4)简称IP是目前应用最广泛的网络层协议 网络层协议工作过程 当采用IP作为网络层协议时通信的双方都会被分配到一个“独一无二”的IP地址来标识自己。IP地址可被写成32位的二进制整数值形式但为了方便人们阅读和分析它通常被写成点分十进制的形式即四个字节被分开用十进制表示中间用点分隔比如192.168.1.1 IP数据包的封装与转发: 网络层收到上层(如传输层)协议传来的数据时候会封装一个IP报文头部并且把源和目的IP地址都添加到该头部中。中间经过的网络设备(如路由器 )会维护一张指导IP报文转发的“地图”一一路由表通过读取IP数据包的目的地址查找本地路由表后转发IP数据包。IP数据包最终到达目的主机目的主机通过读取目的IP地址确定是否接受并做下一步处理。 IP协议工作时需要如OSPF、IS-IS、BGP等各种路由协议帮助路由器建立路由表ICMP帮忙进行网络的控制和状态诊断。
数据链路层 数据链路层位于网络层和物理层之间可以向网络层的IP、IPv6等协议提供服务。数据链路层的PDU被称为Frame(帧)。以太网( Ethernet)是最常见的数据链路层协议。 以太网与MAC地址 MAC地址由48比特( 6个字节)长12位的16进制数字组成。例如: 8-A4-72-1C-8F-4F 地址解析协议(ARP) ARP ( Address Resolution Protocol) 地址解析协议: 根据已知的IP地址解析获得其对应的MAC地址。 ARP( Address Resolution Protocol地址解析协议 )是根据IP地址获取数据链路层地址的一个TCP/IP协议。ARP是IPv4中必不可少的一种协议它的主要功能是: 将IP地址解析为MAC地址。维护IP地址与MAC地址的映射关系的缓存即ARP表项。实现网段内重复IP地址的检测。
物理层 数据到达物理层之后物理层会根据物理介质的不同将数字信号转换成光信号、电信号或者是电磁波信号。物理层的PDU被称为比特流( Bitstream ) 常见传输介质 双绞线: 当今以太网最常见的传输介质按照抗电磁干扰能力还可以分为: STP-屏蔽双绞线UTP-非屏蔽双绞线 光纤传输按照功能部件可分为: 光纤: 光传输介质简单的说就是一根玻璃纤维用于约束光传输的通道。光模块: 将电信号与光信号互转的器件产生光信号。 串口电缆在WAN ( Wide Area Network广域网)中大规模使用根据WAN线路类型不同串口电缆在设备上连接的接口类型也不同: 异/同步串口、ATM接口、POS接口、CE1/PRI接口等。无线信号的传输可以通过电磁波进行例如: 无线路由器将数据通过调制以电磁波发送出去移动终端的无线网卡将电磁波解调得到数据完成从无线路由器到移动终端的数据传输。
数据通信过程
发送方数据封装 假设你正在通过网页浏览器访问华为官网当你输入完网址敲下回车后计算机内部会发生下列事情:
IE浏览器(应用程序)调用HTTP(应用层协议)完成应用层数据的封装(图中DATA还应包括HTTP头部此处省略)。HTTP依靠传输层的TCP进行数据的可靠性传输将封装好的数据传递到TCP模块。TCP模块给应用层传递下来的Data添加上相应的TCP头部信息(源端口、目的端口等)。此时的PDU被称作Segment(段)。在Pv4网络中TCP模块会将封装好的Segment传递给网络层的IPv4模块(若在IPv6环境会交给IPv6模块进行处理)。IPv4模块在收到TCP模块传递来的Segment之后完成IPv4头部的封装此时的PDU被称为Packet(包)。由于使用了Ethernet作为数据链路层协议故在IPv4模块完成封装之后会将Packet交由数据链路层的Ethernet模块(例如以太网卡)处理。Ethernet模块在收到IPv4模块传递来的Packet之后添加上相应的Ethernet头部信息和FCS帧尾此时的PDU被称为Frame(帧)。在Ethernet模块封装完毕之后会将数据传递到物理层。根据物理介质的不同物理层负责将数字信号转换成电信号光信号电磁波(无线)信号等。转换完成的信号在网络中开始传递。
中间网络数据传输 封装好的完整数据将会在网络中被传递。 一般情况下
网络中的二层设备(如以太网交换机)只会解封装数据的二层头部根据二层头部的信息进行相应的“交换”操作。网络中的三层设备(如路由器)只会解封装到三层头部并且根据三层头部的信息进行相应的“路由”操作。
接收方数据解封装 经过中间网络传递之后数据最终到达目的服务器。根据不同的协议头部的信息数据将被一层层的解封装并做相应的处理和传递最终交由WEB服务器上的应用程序进行处理。 总结
不论是OSI参考模型还是TCP/IP参考模型都采用了分层的设计理念。 各个层次之间分工、界限明确有助于各个部件的开发、设计和故障排除通过定义在模型的每一层实现什么功能鼓励产业的标准化通过提供接口的方式使得各种类型的网络硬件和软件能够相互通信提高兼容性 数据的产生与传递需要各模块之间相互协作同时每个模块又需要“各司其职”。
