HCIA（2）网络通讯模型-OSI/RM的封装 与 TCP/IP的协议、TCP包、以太帧

OSI参考模型

OSI/RM Open System Interconnection Reference Model
为什么要分层呢？好处是同一层具备相同或相似的功能，不同层次协议或设备具有明显差异。
有利于标准化、降低层次关联性。是一种大而化小的思想。

1. 应用层：应用程序与数据
2. 表示层：转化为二进制（数据格式变化、数据加密与解密、数据压缩与解压）
3. 会话层：建立与维持会话或请求
4. 传输层：实现端对端的传输（0-65536端口号优化传输）
5. 网络层：逻辑寻址IP
6. 数据链路层：（ 介质访问控制层MAC+逻辑访问控制层LLC）物理寻址
7. 物理层：利用传输介质为数据链路层提供物理联接

封装

封装

达到某一层次之前封装上对应的功能数据 ，让其执行相应的功能

当主机需要传送用户的数据（DATA）时，数据首先通过应用层的接口进入应用层。

1. 在应用层，应用的数据被加上应用层的报头（AH），形成应用层协议数据单元，然后通过应用层和会话层的接口数据单元，递交到表示层。
2. 同样的，表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层 也都要接收上层递交下来的数据加上自己的报头，分别是PH、SH、TH、NH、DH。
   • 其中数据链路层还要加上数据链路层报尾（Data link Termination）同时进行数据较验
   • 并组织成数据链路层数据服务单元-帧
3. 数据链路层的帧传送到物理层之后，物理层将以比特流的方式 通过传输介质 传输出去。

解封装：

封装组成部分：

TCP/IP

TCP/IP标准模型	OSI模型	TCP/IP对等模型	Protocol Data Unit
	应用层
应用层	表示层	应用层	Message
	会话层
传输层	传输层	传输层	Segment
英特网层	网络层	网络层	Packet
⇣	数据链路层	数据链路层	Frame
网络接口层	物理层	物理层	Bit

协议

应用层

协议	含义	商品
Hypertext Transfer Protocol	超文本传输协议	TCP 80
Hypertext Transfer Protocol Secure	超文本传输安全协议	TCP 443
File Transfer Protocol	文件传输协议	TCP 20/21
Secure Shell	安全外壳协议	TCP 22
Telnet	远程终端协议	TCP 23
Domain Name System	域名系统	TCP/UDP 53
Dynamic Host Configuration Protocol	动态主机配置协议	UDP 67/68

传输层

TCP	UDP
面向连接协议	无连接的协议
传输可靠	传输不可靠
确认 重传 排序 流控
分段
效率低	效率高

TCP头部

三次握手

A连接	A标志位	序号	B标志位	B连接
CLOSED				LISTEN
SYN_SEND	SYN=1	Seq=x	->
	<-	Seq=y ACKN=x+1	ACK=1 SYN=1	SYN_RECV
ESTABLISHED	ACK=1	Seq=x+1 ACKN=y+1	->	ESTABLISHED

1. 第一次握手：A端（客户端）发送连接请求报文段。
   1. 将SYN置为1，序号（Sequence Number）为x，
   2. A端进入SYN_SEND状态，等待B端（服务端）确认。
2. 第二次握手：B端 接收到A端发送的SYN报文段，现在需要对其确认。
   1. 设置 确认序列（Acknowledge Number）为序号加1，ACK置为1，
   2. 同时发送SYN请求信息，序号为y，
   3. 最后将两者放入同一报文段中，一并发给A端，
   4. B端进入SYN_RECV状态，等待A端确认。
3. 第三次握手：A端接收到B端的ACK+SYN报文。
   1. 设置序号为x+1（报文的确认序号），
   2. 同时设置当前确认序号为y+1（报文序号+1），置ACK为1。
   3. 报文发送完毕后，A端与B端都将进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

四次挥手

在某些情况下（如连接异常或服务器强制断开），则会同时置RST标志为1

A连接	A标志位	序号	B标志位	B连接
ESTABLISHED				ESTABLISHED
FIN_WAIT_1	FIN=1	Seq=u	->	CLOSE_WAIT
FIN_WAIT_2	<-	Seq=v ACKN=u+1	ACK=1
	<-	Seq=w ACKN=u+1	ACK=1 FIN=1	LAST_ACT
TIME_WAIT	ACK=1	Seq=u+1 ACKN=w+1	->	CLOSED
CLOSED	2MSL

1. 第一次挥手：A端（即可能是客户端，也可能是服务端）发送结束连接报文段。（表示A端没有数据要发送给B端了）
   1. 置FIN为1，序号为u，
   2. 发送后进入A端进入FIN_WAIT_1状态。
2. 第二次挥手：B端接收到A端的结束连接报文，现需要对其确认。(即同意A端的关闭请求)
   1. 置ACK为1，确认序号为u加1，
   2. 设置序号为v。
   3. 发送完成后B端进入CLOSE_WAIT状态，A端进入FIN_WAIT_2状态。
3. 第三次挥手：（如B端发送完成所有数据或也没有数据要发送给A端后）B端发送结束确认报文。
   1. 置FIN为1，序号为w。
   2. 同时置ACK为1，确认序号为u+1。
   3. B端进入LAST_ACT状态。
4. 第四次挥手：A端接收到B端的结束确认报文，最后再对其确认。
   1. 设置序号为u+1（结束报文的确认序号），
   2. 同时置ACK为1，确认序号为w+1。
   3. 发送完成后A端进入TIME_WAIT状态，而B端接收完则进入CLOSED状态。
   4. A端会等待2MSL，如没有新的报文（即证明B端已正常关闭），则A端进入CLOSED状态。

以太帧

• 前导码：用于数据传输过程中的双方发送与接收的速率的同步。
• SFD：帧起始界定符（Start Frame Delimiter），用于标识一个以太网帧的开始。
• 目的 MAC 地址：指明帧的接收者。
• 源 MAC 地址：指明帧的发送者。
• 长度：2 个字节，指明该帧数据字段的长度，但不代表数据字段长度能够达到 2^16 字节。
• 类型：2 个字节，指明帧中数据的协议类型，比如常见的 IPv4 中的 ip 协议采用 0x0800。
• 数据和填充：包含了上层协议传递下来的数据，如果加入数据字段后帧长度不够 64 字节，会在数据字段加入填充字段达到 64 字节。
• FCS：帧校验序列（frame check sequence FCS）对接收网卡(主要是检测数据与填充字段)提供判断是否传输错误的一种方法，如果发现错误，则丢弃此帧。
  • 目前最为流行的用于校验和的算法：循环冗余校验 (cyclic redundancy check CRC)。

流程

如分析一个HTTP请求，按照因特网五层协议，得到的数据流将是：

HTTP报文->TCP段->IP包->以太帧
即是：

参考

• 图解TCP/IP详解
• 以太帧、ip帧、udp/tcp帧、http报文结构
• 以太网主要协议及帧结构
• 以太网帧、IP 帧、UDP/TCP帧、http 报文结构解析
• 数通安全