Linux网络基础概念

一、OSI七层模型和TCP/IP五层模型

1.1 OSI七层模型

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1、物理层：

主要功能：在局部局域网上传送数据帧（Data Frame），它负责管理电脑通信设备和网络媒体之间的互通。包括了针脚、电压、线缆规范、集线器、中继器、网卡、主机接口卡等，实现相邻计算机节点之间比特流的透明传输，尽可能屏蔽掉具体传输介质与物理设备的差异。使其上面的数据链路层不必考虑网络的具体传输介质是什么。

透明传输的意义就是：不管传的是什么，所采用的设备只是起一个通道作用，把要传输的内容完好的传到对方！

2、数据链路层：

主要功能：通过各种控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。接受来自物理层的位流形式的数据，并封装成帧，传送到上一层；同样，也将来自上一层的数据帧，拆装为位流形式的数据转发到物理层；并且还负责处理接受端发回的确认帧的信息，以便提供可靠的数据传输。

该层通常又被分为介质访问控制(MAC)和逻辑链路控制(LLC)两个子层：

MAC子层的主要任务是解决共享型网络中多用户对信道竞争的问题，完成网络介质的访问控制。

LLC子层的主要任务是建立和维护网络连接，执行差错校验、流量控制和链路控制。

3、网络层：

是OSI参考模型中最复杂的一层，也是通信子网最高的一层，它在下两层的基础上向资源子网提供服务。网络层（Network Layer）决定数据的路径选择和转寄，将网络表头（NH）加至数据包，以形成报文。网络表头包含了网络数据。

主要功能：通过路由算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。该层控制数据链路层与物理层之间的信息转发，建立、维持与终止网络的连接。具体的说，数据链路层的数据在这一层被转换为数据包，然后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制，将信息从一个网络设备传送到另一个网络设备。

一般的，数据链路层是解决统一网络内节点之间的通信，而网络层主要解决不同子网之间的通信。例如路由选择问题。

4、传输层：

OSI的下三层的主要任务是数据传输，上三层的主要任务是数据处理。而传输层是第四层，因此该层是通信子网和资源子网的接口和桥梁，起到承上启下的作用。把传输表头（TH）加至数据以形成数据包。传输表头包含了所使用的协议等发送信息。

主要功能：向用户提供可靠的、端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输。向高层屏蔽下层数据通信的具体细节，即向用户透明的传送报文。传输层提供会话层和网络层之间的传输服务，这种服务从会话层获得数据，并在必要时，对数据进行分割，然后，传输层将数据传送到网络层，并确保数据能准确无误的传送到网络层。因此，传输层负责提供两节点之间数据的可靠传送，当两节点的联系确定之后，传输层负责监督工作。

5、会话层：

是OSI参考模型的第五层，是用户应用程序和网络之间的接口。负责在数据传输中设置和维护电脑网络中两台电脑之间的通信连接。

主要功能：向两个实体的表示层提供建立和使用连接的方法。将不同实体之间的表示层的连接称为会话。因此会话层的任务就是组织和协调两个会话进程之间的通信，并对数据交换进行管理。用户可以按照半双工、单工和全工的方式建立会话。当建立会话时，用户必须提供他们想要连接的远程地址。而这些地址与MAC（介质访问控制子层）地址或网络层的逻辑地址不同，他们是为用户专门设计的，更便于用户记忆。域名(DN)就是网络上使用的远程地址。

6、表示层：

表示层是OSI模型的第六层，它对来自应用层的命令和数据进行解释，对各种语法赋予相应的含义，并按照一定的格式传送给会话层。把数据转换为能与接收者的系统格式兼容并适合传输的格式。

主要功能：处理用户信息的表示问题，如编码、数据格式转换和加密解密**”等。

7、应用层：

应用层是OSI参考模型的最高层，提供为应用软件而设的接口，以设置与另一应用软件之间的通信。例如:HTTP、HTTPS、FTP、TELNET、SSH、SMTP、POP3、MySQL等。

主要功能：直接向用户提供服务，完成用户希望在网络上完成的各种工作。

1.2 TCP/IP五层模型

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TCP/IP与OSI最大的不同在于OSI是一个理论上的网络通信模型，而TCP/IP则是实际运行的网络协议。

二、TCP三次握手四次挥手

2.1 TCP三次握手

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第一次握手

建立连接。客户端发送连接请求报文段，将SYN位置为1，Sequence Number为x；（x 是随机生成的一个 int 数值）然后，客户端进入SYN_SEND状态，等待服务器的确认；

第二次握手

服务器收到SYN报文段。服务器收到客户端的SYN报文段，需要对这个SYN报文段进行确认，设置Acknowledgment Number为x+1(Sequence Number+1)；同时，自己自己还要发送SYN请求信息，将SYN位置为1，Sequence Number为 y （y 是随机生存的一个 int 数值）；服务器端将上述所有信息放到一个报文段（即SYN+ACK报文段）中，一并发送给客户端，此时服务器进入SYN_RECV状态；

第三次握手

客户端收到服务器的SYN+ACK报文段。然后将Acknowledgment Number设置为y+1，向服务器发送ACK报文段，这个报文段发送完毕以后，客户端和服务器端都进入ESTABLISHED状态，完成TCP三次握手。

2.2 TCP四次挥手

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第一次挥手：

Client （可以使客户端，也可以是服务器端），设置Sequence Number和Acknowledgment Number，向 Server发送一个FIN报文段；此时，Client 进入FIN_WAIT_1状态；这表示 Client 没有数据要发送给 Server了；

客户端发送第一次挥手后，就不能在向服务端发送数据了。

第二次挥手：

Server 收到了 Client 发送的FIN报文段，向 Client 回一个ACK报文段，Acknowledgment Number 为 Sequence Number 加 1；Client 进入 FIN_WAIT_2 状态；Server 告诉 Client ，我“同意”你的关闭请求；

Server 第一次响应后，还可以继续向 Client 发送数据，这里只是告诉 Client ，我收到你发送的关闭请求。

第三次挥手

Server 向 Client 发送 FIN 报文段，请求关闭连接，同时 Server 进入 CLOSE_WAIT 状态；

当 Server 的数据响应完成后，再告诉 Client，我这边也可以关闭请求了，这时

Server 就不能再向 Client 发送数据了

第四次挥手

Client 收到 Server 发送的 FIN 报文段，向 Server 发送 ACK 报文段，然后 Client 进入

TIME_WAIT 状态；Server 收到 Client 的 ACK 报文段以后，就关闭连接；此时，Client

等待2MSL后依然没有收到回复，则证明 Server 端已正常关闭，那好，Client 也可以关闭连接了。

三、TCP和UDP区别

1、TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。
2、TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付。
3、TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的。
UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）。
4、每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信。
5、TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节。
6、TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道。

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