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OSI网络五层

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作者 HsHaPP.Crush 12 分钟阅读

OSI模型(网络五层)

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数据链路层的PDU叫做Frame（帧）；网络层的PDU叫做Packet（数据包）

第一层物理层(Bit比特流)

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#备：物理层处于最下层.后面依次

第二层数据链路层(Frame数据帧)

  • 为什么最小数据帧为64个字节

  • 由于CSMA/CD算法的限制，以太网帧必须不能小于某个最小长度。以太网中，最小帧长为64字节，这是由最大传输距离和冲突检测机制共同决定的。

  • 规定最小帧长是为了避免这种情况发生：A站点已经将一个数据包的最后一个Bit发送完毕，但这个报文的第一个Bit还没有传送到距离很远的B站点。B站点认为线路空闲继续发送数据，导致冲突。

在wireshark 中，数据包的第二行指的是链路层协议。在Ethernet II中，SRC表示的是源地址。DST代表目的地址。Type（类型）为0x0800指IPv4协议，0x86dd IPv6协议数据，0x809B AppleTalk协议数据，0x8138 Novell类型协议数据等。0x0806ARP，0x0600 XNS (Xerox)，0x6003 DECNET

第三层网络层(Packet数据包/报)

wireshark中帧字段的含义：

  • Version(版本):分为IPv4,IPv6。
  • Header Length:IPv4的首部长度。
  • Differentiated Services Field（区分服务）:用来获得更好的服务， 用来指定特殊的数据包处理方式。
  • Total Length:指首部和数据的总长度。
  • Identification：IPv4在存储器中维持一个计数器，每产生一个数据包，计数器加一，把值赋给该字段。
  • Flags：目前只有两位有意义。最低位为1表示后面“还有分片”的数据报，为0表示这已经是最后一个数据片；中间一位为1表示“不能分片”，为0才允许分片。
  • 片偏移：13位，较长的分组在经过通信链路中因为分组过大进行分片，分片后在原分组中的相对位置。片偏移以8字节为偏移单位
  • Time to Live（生存时间）：表示数据包在网络中的寿命，英文缩写是TTL（Time To Live），功能是“跳数限制”。
  • Protocol：指出此数据包携带数度的协议。
  • Header checksum（首部效验和）：数据包每经过一个路由器，路由器都要重新计算一下首部检验和，若首部未发生变化，则此结果必为0，于是就保留这个数据报。这个字段只检验数据报的首部，但不包括数据部分。
  • Source：发送数据包方IPv4地址。
  • Destinatio：接受方IPv4地址。
  • 选项字段：1字节到40字节不等。长度可变，支持排错，测量，安全等措施

第四层传输层(Segment数据段)

wireshark中帧字段的含义：

  • Source Port（源端口）：指通信发送方使用的端口号
  • Destination Port（目的端口）：通信接收方使用的端口号
  • Sequence number（序列号）：确保数据可靠传输的一个唯一值。TCP使用序列号追踪每个数据段的传输情况
  • Acknowledgment number（确认号）：接收端发送，提示发送端下一次该发的数据在整个文件中的序号。接收端收到后，会把这个序号之前的数据从缓存中删掉。
  • Header Length：头部长度也叫数据偏移

Flags（标记）：

  • SYN（同步）：发起连接的数据包，连接即握手进程
  • ACK（确认）：确认接受到数据的数据包，也会用来发起和断开链接
  • RST（重置）：数据包表示之前尝试建立的连接已被关闭或通信应用不接受连接
  • FIN（结束）：终止连接的数据包，发送方和接收方都要通过FIN数据包终止连接
  • PSH（推送）：数据包表示入住那数据包应该直接发送给应用，而不应该缓冲
  • URG（紧急）：表示数据包中承载的数据应立即由TCP协议栈处理
  • CWR（拥赛窗口减小）：数据包表示传输导致缓冲区已满或拥赛，通信各方应该降低传输速率，以免丢包

Window Size Value（窗口大小）：这个字段表示的是发送方可以发送的数据总量。这个总量是在握手过程中决定的。在握手过程中，通信双方的主机匹配缓冲区大小。

Checksum（效验和）：判断接受数据的完整性。可以让通信方确认TCP数据段中的内容是否发生变化了。

Urgent pointer（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。

Options（可选项）：包含三部分，1—标识可选项字段长度 2—标识数据包中的可选项 3—包含数据包中可选项。最常见的可选项字段是MSS（Maximum segment size）最长报文大小，每个连接方通常都在通信的第一个报文段（为建立连接而设置SYN标志为1的那个段）中指明这个选项，它表示本端所能接受的最大报文段的长度。

TCP连接过程的几种状态

  • CLOSED：初始状态，表示没有任何连接。

  • LISTEN：Server端的某个Socket正在监听来自远方的TCP端口的连接请求。

  • SYN_SENT：发送连接请求后等待确认信息。当客户端Socket进行Connect连接时，会首先发送SYN包，随即进入SYN_SENT状态，然后等待Server端发送三次握手中的第2个包。

  • SYN_RECEIVED：收到一个连接请求后回送确认信息和对等的连接请求，然后等待确认信息。通常是建立TCP连接的三次握手过程中的一个中间状态，表示Server端的Socket接收到来自Client的SYN包，并作出回应。

  • ESTABLISHED：表示连接已经建立，可以进行数据传输。

  • FIN_WAIT_1：主动关闭连接的一方等待对方返回ACK包。若Socket在ESTABLISHED状态下主动关闭连接并向对方发送FIN包（表示己方不再有数据需要发送），则进入FIN_WAIT_1状态，等待对方返回ACK包，此后还能读取数据，但不能发送数据。在正常情况下，无论对方处于何种状态，都应该马上返回ACK包，所以FIN_WAIT_1状态一般很难见到。

  • FIN_WAIT_2：主动关闭连接的一方收到对方返回的ACK包后，等待对方发送FIN包。处于FIN_WAIT_1状态下的Socket收到了对方返回的ACK包后，便进入FIN_WAIT_2状态。由于FIN_WAIT_2状态下的Socket需要等待对方发送的FIN包，所有常常可以看到。若在FIN_WAIT_1状态下收到对方发送的同时带有FIN和ACK的包时，则直接进入TIME_WAIT状态，无须经过FIN_WAIT_2状态。

  • TIME_WAIT：主动关闭连接的一方收到对方发送的FIN包后返回ACK包（表示对方也不再有数据需要发送，此后不能再读取或发送数据），然后等待足够长的时间（2MSL）以确保对方接收到ACK包（考虑到丢失ACK包的可能和迷路重复数据包的影响），最后回到CLOSED状态，释放网络资源。

  • CLOSE_WAIT：表示被动关闭连接的一方在等待关闭连接。当收到对方发送的FIN包后（表示对方不再有数据需要发送），相应的返回ACK包，然后进入CLOSE_WAIT状态。在该状态下，若己方还有数据未发送，则可以继续向对方进行发送，但不能再读取数据，直到数据发送完毕。

  • LAST_ACK：被动关闭连接的一方在CLOSE_WAIT状态下完成数据的发送后便可向对方发送FIN包（表示己方不再有数据需要发送），然后等待对方返回ACK包。收到ACK包后便回到CLOSED状态，释放网络资源。

  • CLOSING：比较罕见的例外状态。正常情况下，发送FIN包后应该先收到（或同时收到）对方的ACK包，再收到对方的FIN包，而CLOSING状态表示发送FIN包后并没有收到对方的ACK包，却已收到了对方的FIN包。有两种情况可能导致这种状态：其一，如果双方几乎在同时关闭连接，那么就可能出现双方同时发送FIN包的情况；其二，如果ACK包丢失而对方的FIN包很快发出，也会出现FIN先于ACK到达。

第五层应用层

OSI, OSI网络五层
OSI2
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