osi七层模型物理层 1.如何使用物理信号来表示数据1和0 2.数据传输是否可同时在两个方向上进行 3.通信双方如何建立和中止连接 4.物理接口特性数据链路层 1.以太网协议 ethernet规定： 1）必须要有一块网卡，这块网卡要有一个独一无二的地址（mac地址） 2）一组电信号，构成一组数据包，叫做"帧"（数据包就是由一组010101二进制数组成） 3）每一个数据帧，被分为报头"head"，数据"data"（请求头又可以叫做，请求报文） -1 head包含：(固定18个字节) 发送者／源地址，6个字节接收者／目标地址，6个字节数据类型，6个字节 -2 data包含：(最短46字节，最长1500字节) 数据包的具体内容 head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送 2.mac地址 # 每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址，长度为48位2进制，通常由12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号） head中包含的源和目标地址由来：ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡，发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即mac地址

3.广播风暴 # 由于计算机通信基本靠吼（广播），当网段内的计算机和请求达到一定量级时遍会产生广播风暴解决方法便是把整个网络切割成一个一个小网段（避免过量），此时mac地址便在局域网通信中发挥作用网络层 1.网络层由来有了ethernet、mac地址、广播的发送方式，世界上的计算机就可以彼此通信了，但是如果每台计算机都直接吼，不仅影响效率，还会是一场灾难（广播风暴），于是乎，网络层站出来：兄弟们不要害怕，我来解决广播风暴的问题，通过局域网的方式，隔离开所有的计算机，从而广播只能在局域网之间通讯。

2.IPaddr 是由4段，十进制的数字组成，每一段的范围是0~255。点分十进制，每一个点中都是由8位二进制数组成主机唯一的标识，保证主机间正常通信，一种网络编码，用来确定网络中一个节点，IP地址由32位二二进制(32bit) 组成 # head：长度为20到60字节 data：最长为65,515字节。

IP地址止的分类
    IP地址分为A、B、C、D、E五类，每一-类有不同的划分规则，由网络号的第一组数字来表示
    A类地址的第一组数字为1~ 126
    B类地址的第一组数字为128~191
    C类地址的第一组数字为192~223
    D类地址的第一组数字为224~ 239
    E类地址的第一组数字为240~255

3.netmask（prefix）子网掩码：子网掩码，和IP可以计算出网段

4.数制的计算 5.AND运算 # 按位与运算：& 1&1=1; 真&&真=真; 1&0=0; 真&&假=假; 0&1=0; 假&&真=假; 0&0=0; 假&&假=假;
# 例 ipaddress：11000000.10101000.00000001.00001100 netmask： 11111111.11111111.11111111.00000000 计算结果： 11000000.10101000.00000001.00000000 传输层 1.传输层的由来：网络层的ip帮我们区分子网，以太网层的mac帮我们找到主机，然后大家使用的都是应用程序，你的电脑上可能同时开启qq，暴风影音，等多个应用程序，那么我们通过ip和mac找到了一台特定的主机，如何标识这台主机上的应用程序，答案就是端口，端口即应用程序与网卡关联的编号。

2.传输层功能： # 建立端口到端口的通信，端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口

3.tcp协议：可靠传输（需要建立连接），TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。

4.udp协议：不可靠传输（不需要建立连接），”报头”部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。 tcp连接过程

三次握手

第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（seq=j）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）。第二次第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（seq=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态。这里是两次操作，只是优化后合并到一起成为了一次 第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据

数据传输

四次挥手

由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动，一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。（1） TCP客户端发送一个FIN，用来关闭客户到服务器的数据传送。（2）服务器收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。（3）服务器关闭客户端的连接，发送一个FIN给客户端。（4）客户端发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1。

TCP协议的11种状态

三次握手中： 1.SYN_SENT 2.LISTEN 3.SYN_REVD（syn洪水攻击）半连接池 4.ESTABLISHED 四次挥手中： 1.FIN_WAIT_1 2.CLOSE_WAIT 3.FIN_WAIT_2 4.LAST_ACK 5.TIME_WAIT（TIME_WAIT多，证明服务器上有大并发）关闭状态： 1.CLOSED（被动关闭端在接收到ack包后，进入CLOSED状态关闭TCP连接） 2.CLOSING（客户端和服务端同时发起断开连接）会话层

会话层主要三大功能：

1.建立会话：A、B两台网络设备之间要通信，要建立一条会话供他们使用，在建立会话的过程中也会有身份验证，权限鉴定等环节； 2.保持会话：通信会话建立后，通信双方开始传递数据，当数据传递完成后，OSI会话层不一定会立刻将两者这条通信会话断开，它会根据应用程序和应用层的设置对该会话进行维护，在会话维持期间两者可以随时使用这条会话传输局； 3.断开会话：当应用程序或应用层规定的超时时间到期后，OSI会话层才会释放这条会话。或者A、B重启、关机、手动执行断开连接的操作时，OSI会话层也会将A、B之间的会话断开。表示层表示层主要三大功能： 1.内码转换 2.压缩与解压缩 3.加密与解密。应用层应用层由来：用户使用的都是应用程序，均工作于应用层，互联网是开发的，大家都可以开发自己的应用程序，数据多种多样，必须规定好数据的组织形式应用层功能：规定应用程序的数据格式。例：TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了”应用层”。 TCP/IP五层模型详解应用层 --> 传输控制层 --> 网络层 --> 链路层 --> 物理层 | |---------------------------｜开发人员内核分解请求百度 exec 3<> /dev/tcp/www.baidu.com/80 echo -e "GET / HTTP/1.0\n" >& 3 cat <& 3

与百度建立连接

exec 3<> /dev/tcp/www.baidu.com/80 - 在linux中一切皆为文件，即使是tcp连接也不例外，这里是使用文件描述符3来与百度80端口建立输入输出<>连接 - 用exec将文件描述符3的io 重定向到socket连接/dev/tcp/www.baidu.com/80

请求报文

echo -e "GET / HTTP/1.0\n" >& 3 - 以HTTP协议的格式来书写请求头并通过文件描述符重定向到百度

将返回的请求重定向到屏幕

cat <& 3 传输控制层(TCP/UDP) TCP: 面向连接的可靠的传输协议

什么是连接？三次握手:建立连接客户端请求建立连接 SYN 服务端回复并提出确认 SYN+ACK 客户端返回确认 ACK 一旦三次握手成功就会建立连接，会在内存开辟空间存放接收队列和发送队列

SOCKET: 四元组 IP+PORT IP+PORT client server 一定是唯一的。最多只可能出现三个值相同。

当建立连接后会生成一个socket文件，里面记录的是通信双方的ip和端口，这四个值的组合一定是唯一的。

socket即套接字文件，表示通信双方建立连接，其中记录者通信双方的iP及端口

四次挥手:断开连接客户端提出断开请求 FIN 服务端响应表示收到 FIN+ACK 服务端确认可以断开 FIN 客户端基于礼貌返回 ACK

示例:

1.监听80端口 tcpdump -nn -i eth0 port 80

2.与百度建立连接 nc www.baidu.com curl www.baidu.com

3.获得过程

三次握手

S:SYN .:ACK 08:43:46.195093 IP 10.0.0.84.58066 > 61.135.169.121.80: Flags [S], seq 2856074205, win 64240, options [mss 1460,sackOK,TS val 1914821052 ecr 0,nop,wscale 7], length 0 08:43:46.221082 IP 61.135.169.121.80 > 10.0.0.84.58066: Flags [S.], seq 441876264, ack 2856074206, win 64240, options [mss 1460], length 0 08:43:46.221462 IP 10.0.0.84.58066 > 61.135.169.121.80: Flags [.], ack 1, win 64240, length 0

数据传输

curl给百度发出请求 P：不走缓存立刻返回结果 77个字节 08:43:46.221868 IP 10.0.0.84.58066 > 61.135.169.121.80: Flags [P.], seq 1:78, ack 1, win 64240, length 77: HTTP: GET / HTTP/1.1

百度收到后返回ACK表示收到 0字节仅作确认 08:43:46.221874 IP 61.135.169.121.80 > 10.0.0.84.58066: Flags [.], ack 78, win 64240, length 0

百度返回请求的页面 2781字节 08:43:46.251561 IP 61.135.169.121.80 > 10.0.0.84.58066: Flags [P.], seq 1:2782, ack 78, win 64240, length 2781: HTTP: HTTP/1.1 200 OK

客户端收到后返回ACK 0字节仅作确认 08:43:46.251835 IP 10.0.0.84.58066 > 61.135.169.121.80: Flags [.], ack 2782, win 62780, length 0

四次挥手

F:FIN 08:43:46.252885 IP 10.0.0.84.58066 > 61.135.169.121.80: Flags [F.], seq 78, ack 2782, win 62780, length 0 08:43:46.252892 IP 61.135.169.121.80 > 10.0.0.84.58066: Flags [.], ack 79, win 64239, length 0 08:43:46.278408 IP 61.135.169.121.80 > 10.0.0.84.58066: Flags [FP.], seq 2782, ack 79, win 64239, length 0 08:43:46.278691 IP 10.0.0.84.58066 > 61.135.169.121.80: Flags [.], ack 2783, win 62780, length 0

即使在连接建立以后数据传输也是建立在ACK的基础上发送后只要收到则必有回复这也是为什么叫`可靠传输协议`的原因

网络层(IP) 本机路由表中的两条路由条目由网卡配置文件中的IPADDR+PREFIX(按位与运算)以及GATEWAY(默认网关)得到

1.ping www.baidu.com时，首先从DNS服务器获得对于的IP地址 2.根据获得的IP(61.135.169.121)与路由表中的网络掩码进行按位与运算后，与目的地进行匹配 3.如果匹配失败，则继续往下匹配，如果匹配成功，则将数据包交给网关，也就是下一跳

互联网由无数个下一跳组成

数据链路层 ARP表:显示IP与MAC之间的对应关系由局域网广播生成

1.在数据包交给网关的过程中，要让网关对其进行处理，才能将数据包发出去 2.此时数据包写着目标的IP和网关IP不同，这样网关肯定无法进行识别，于是在交给网关之前，需要在数据包之前封装一层，即目标网关的MAC地址 3.网关收到数据包后拆开MAC封装，发现IP不是自己，他会根据自己的路由表解析，将下一层网关的MAC封装上，交给下一跳 4.以上过程不断重复，直到IP和MAC都匹配上，数据包才到达了目的地顾名思义，数据链路层就是一条链路，是客户端与服务端之间沟通的桥梁。物理层真实的硬件，物理连接，一切的基础。总结 1.监控80端口或arp请求 tcpdump -nn -i eth0 port 80 or arp 2.查找默认网关arp arp -n 2.删除默认网关arp表并请求百度 arp -d 10.0.0.2 && curl www.baidu.com [root@k8s-master-1 ~]# tcpdump -nn -i eth0 port 80 or arp tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes

在局域网内发送一个广播，谁是10.0.0.2请回复给10.0.0.84

10:45:33.327733 ARP, Request who-has 10.0.0.2 tell 10.0.0.84, length 46

10.0.0.2回复并附带MAC地址

10:45:33.327764 ARP, Reply 10.0.0.2 is-at 00:50:56:fd:5b:76, length 46

开始三次握手传输数据四次挥手

10:45:33.357131 IP 10.0.0.84.39564 > 61.135.185.32.80: Flags [S], seq 1352964133, win 64240, options [mss 1460,sackOK,TS val 1039151949 ecr 0,nop,wscale 7], length 0 10:45:33.385189 IP 61.135.185.32.80 > 10.0.0.84.39564: Flags [S.], seq 1654681100, ack 1352964134, win 64240, options [mss 1460], length 0 10:45:33.385867 IP 10.0.0.84.39564 > 61.135.185.32.80: Flags [.], ack 1, win 64240, length 0 10:45:33.385881 IP 10.0.0.84.39564 > 61.135.185.32.80: Flags [P.], seq 1:78, ack 1, win 64240, length 77: HTTP: GET / HTTP/1.1 10:45:33.386359 IP 61.135.185.32.80 > 10.0.0.84.39564: Flags [.], ack 78, win 64240, length 0 10:45:33.415982 IP 61.135.185.32.80 > 10.0.0.84.39564: Flags [P.], seq 1:2782, ack 78, win 64240, length 2781: HTTP: HTTP/1.1 200 OK 10:45:33.416068 IP 10.0.0.84.39564 > 61.135.185.32.80: Flags [.], ack 2782, win 62780, length 0 10:45:33.416972 IP 10.0.0.84.39564 > 61.135.185.32.80: Flags [F.], seq 78, ack 2782, win 62780, length 0 10:45:33.417023 IP 61.135.185.32.80 > 10.0.0.84.39564: Flags [.], ack 79, win 64239, length 0 10:45:33.444972 IP 61.135.185.32.80 > 10.0.0.84.39564: Flags [FP.], seq 2782, ack 79, win 64239, length 0 10:45:33.445033 IP 10.0.0.84.39564 > 61.135.185.32.80: Flags [.], ack 2783, win 62780, length 0

三次握手

数据传输

四次挥手

TCP协议的11种状态

会话层主要三大功能：

与百度建立连接

请求报文

将返回的请求重定向到屏幕

socket即套接字文件，表示通信双方建立连接，其中记录者通信双方的iP及端口

示例:

三次握手

数据传输

四次挥手

即使在连接建立以后 数据传输也是建立在ACK的基础上 发送后只要收到则必有回复 这也是为什么叫可靠传输协议的原因

互联网由无数个下一跳组成

在局域网内发送一个广播，谁是10.0.0.2请回复给10.0.0.84

10.0.0.2回复 并附带MAC地址

开始三次握手 传输数据 四次挥手

即使在连接建立以后数据传输也是建立在ACK的基础上发送后只要收到则必有回复这也是为什么叫`可靠传输协议`的原因

10.0.0.2回复并附带MAC地址

开始三次握手传输数据四次挥手