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一 OSI与TCP/IP各层的结构与功能,都有哪些协议 五层协议的体系结构 学习计算机网络时我们一般采用折中的办法,也就是中和OSI和TCP/IP的优点,采用一种只有五层协议的体系结构,这样既简洁又能将概念阐述清楚。 结合互联网的情况,自上而下地,非常简要的介绍一下各层的作用。 1 应用层 应用层(application-layer)的任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。应用层协议定义的是应用进程(进程:主机中正在运行的程序)间的通信和交互的规则。对于不同的网络应用需要不同的应用层协议。在互联网中应用层协议很多,如域名系统DNS,支持万维网应用的HTTP协议,支持电子邮件的SMTP协议等等。我们把应用层交互的数据单元称为报文。 域名系统 域名系统(Domain Name System缩写DNS,Domain Name被译为域名)是因特网的一项核心服务,它作为可以将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库,能够使人更方便的访问互联网,而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。(百度百科)例如:一个公司的Web网站可看作是它在网上的门户,而域名就相当于其门牌地址,通常域名都使用该公司的名称或简称。例如上面提到的微软公司的域名,类似的还有:IBM公司的域名是www.ibm.com、Oracle公司的域名是www.oracle.com、Cisco公司的域名是www.cisco.com等。 HTTP协议 超文本传输协议(HTTP,HyperText Transfer Protocol)是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。所有的WWW文件都必须遵守这个标准。设计HTTP最初的目的是为了提供一种发布和接收HTML页面的方法。(百度百科) 2 运输层 运输层(transport layer)的主要任务就是负责向两台主机进程之间的通信提供通用的数据传输服务。应用进程利用该服务传送应用层报文。“通用的”是指并不针对某一个特定的网络应用,而是多种应用可以使用同一个运输层服务。由于一台主机可同时运行多个线程,因此运输层有复用和分用的功能。所谓复用就是指多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务,分用和复用相反,是运输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应进程。 运输层主要使用以下两种协议
UDP的主要特点
TCP的主要特点
3 网络层 网络层(network layer)负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时,网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组和包进行传送。在TCP/IP体系结构中,由于网络层使用IP协议,因此分组也叫IP数据报,简称数据报。 这里要注意:不要把运输层的“用户数据报UDP”和网络层的“IP数据报”弄混。另外,无论是哪一层的数据单元,都可笼统地用“分组”来表示。 网络层的另一个任务就是选择合适的路由,使源主机运输层所传下来的分株,能通过网络层中的路由器找到目的主机。 这里强调指出,网络层中的“网络”二字已经不是我们通常谈到的具体网络,而是指计算机网络体系结构模型中第三层的名称. 互联网是由大量的异构(heterogeneous)网络通过路由器(router)相互连接起来的。互联网使用的网络层协议是无连接的网际协议(Intert Prococol)和许多路由选择协议,因此互联网的网络层也叫做网际层或IP层。 4 数据链路层 数据链路层(data link layer)通常简称为链路层。两台主机之间的数据传输,总是在一段一段的链路上传送的,这就需要使用专门的链路层的协议。 在两个相邻节点之间传送数据时,数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装程帧,在两个相邻节点间的链路上传送帧。每一帧包括数据和必要的控制信息(如同步信息,地址信息,差错控制等)。 在接收数据时,控制信息使接收端能够知道一个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。这样,数据链路层在收到一个帧后,就可从中提出数据部分,上交给网络层。 控制信息还使接收端能够检测到所收到的帧中有误差错。如果发现差错,数据链路层就简单地丢弃这个出了差错的帧,以避免继续在网络中传送下去白白浪费网络资源。如果需要改正数据在链路层传输时出现差错(这就是说,数据链路层不仅要检错,而且还要纠错),那么就要采用可靠性传输协议来纠正出现的差错。这种方法会使链路层的协议复杂些。 5 物理层 在物理层上所传送的数据单位是比特。物理层(physical layer)的作用是实现相邻计算机节点之间比特流的透明传送,尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异。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。“透明传送比特流”表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化,对传送的比特流来说,这个电路好像是看不见的。 在互联网使用的各种协中最重要和最著名的就是TCP/IP两个协议。现在人们经常提到的TCP/IP并不一定单指TCP和IP这两个具体的协议,而往往表示互联网所使用的整个TCP/IP协议族。 上面我们对计算机网络的五层体系结构有了初步的了解,下面附送一张七层体系结构图总结一下。 图片来源: https://blog.csdn.net/yaopeng_2005/article/details/7064869 二 TCP三次握手和四次挥手(面试常客) 为了准确无误地把数据送达目标处,TCP协议采用了三次握手策略。 漫画图解: 图片来源:《图解HTTP》 简单示意图:
为什么要三次握手 三次握手的目的是建立可靠的通信信道,说到通讯,简单来说就是数据的发送与接收,而三次握手最主要的目的就是双方确认自己与对方的发送与接收是正常的。 第一次握手:Client什么都不能确认;Server确认了对方发送正常 第二次握手:Client确认了:自己发送、接收正常,对方发送、接收正常;Server确认了:自己接收正常,对方发送正常 第三次握手:Client确认了:自己发送、接收正常,对方发送、接收正常;Server确认了:自己发送、接收正常,对方发送接收正常 所以三次握手就能确认双发收发功能都正常,缺一不可。 为什么要传回syn 接收端传回发送端所发送的SYN是为了告诉发送端,我接收到的信息确实就是你所发送的信号了。 传了SYN,为啥还要传ACK 双方通信无误必须是两者互相发送信息都无误。传了SYN,证明发送方到接收方的通道没有问题,但是接收方到发送方的通道还需要ACK信号来进行验证。 断开一个TCP连接则需要“四次挥手”:
为什么要四次挥手 任何一方都可以在数据传送结束后发出连接释放的通知,待对方确认后进入半关闭状态。当另一方也没有数据再发送的时候,则发出连接释放通知,对方确认后就完全关闭了TCP连接。 举个例子:A和B打电话,通话即将结束后,A说“我没啥要说的了”,B回答“我知道了”,但是B可能还会有要说的话,A不能要求B跟着自己的节奏结束通话,于是B可能又巴拉巴拉说了一通,最后B说“我说完了”,A回答“知道了”,这样通话才算结束。 上面讲的比较概括,推荐一篇讲的比较细致的文章:https://blog.csdn.net/qzcsu/article/details/72861891 三 TCP、UDP协议的区别 UDP在传送数据之前不需要先建立连接,远地主机在收到UDP报文后,不需要给出任何确认。虽然UDP不提供可靠交付,但在某些情况下UDP确是一种最有效的工作方式(一般用于即时通信),比如: QQ语音 QQ视频 、直播等等 TCP提供面向连接的服务。在传送数据之前必须先建立连接,数据传送结束后要释放连接。TCP不提供广播或多播服务。由于TCP要提供可靠的,面向连接的运输服务(TCP的可靠体现在TCP在传递数据之前,会有三次握手来建立连接,而且在数据传递时,有确认、窗口、重传、拥塞控制机制,在数据传完后,还会断开连接用来节约系统资源),这一难以避免增加了许多开销,如确认,流量控制,计时器以及连接管理等。这不仅使协议数据单元的首部增大很多,还要占用许多处理机资源。TCP一般用于文件传输、发送和接收邮件、远程登录等场景。 四 TCP协议如何保证可靠传输
超时重传 停止等待协议中超时重传是指只要超过一段时间仍然没有收到确认,就重传前面发送过的分组(认为刚才发送过的分组丢失了)。因此每发送完一个分组需要设置一个超时计时器,其重转时间应比数据在分组传输的平均往返时间更长一些。这种自动重传方式常称为自动重传请求ARQ。另外在停止等待协议中若收到重复分组,就丢弃该分组,但同时还要发送确认。连续ARQ协议可提高信道利用率。发送维持一个发送窗口,凡位于发送窗口内的分组可连续发送出去,而不需要等待对方确认。接收方一般采用累积确认,对按序到达的最后一个分组发送确认,表明到这个分组位置的所有分组都已经正确收到了。 停止等待协议
滑动窗口 TCP利用滑动窗口实现流量控制的机制。 发送窗口里面的序号表示允许发送的序号。发送窗口后沿的后面部分表示已发送且已收到确认,而发送窗口前沿的前面部分表示不晕与发送。发送窗口后沿的变化情况有两种可能,即不动(没有收到新的确认)和前移(收到了新的确认)。发送窗口的前沿通常是不断向前移动的。一般来说,我们总是希望数据传输更快一些。但如果发送方把数据发送的过快,接收方就可能来不及接收,这就会造成数据的丢失。所谓流量控制就是让发送方的发送速率不要太快,要让接收方来得及接收。 流量控制 流量控制是为了控制发送方发送速率,保证接收方来得及接收。 接收方发送的确认报文中的窗口字段可以用来控制发送方窗口大小,从而影响发送方的发送速率。将窗口字段设置为 0,则发送方不能发送数据。 拥塞控制 在某段时间,若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分,网络的性能就要变坏。这种情况就叫拥塞。拥塞控制就是为了防止过多的数据注入到网络中,这样就可以使网络中的路由器或链路不致过载。拥塞控制所要做的都有一个前提,就是网络能够承受现有的网络负荷。拥塞控制是一个全局性的过程,涉及到所有的主机,所有的路由器,以及与降低网络传输性能有关的所有因素。相反,流量控制往往是点对点通信量的控制,是个端到端的问题。流量控制所要做到的就是抑制发送端发送数据的速率,以便使接收端来得及接收。 为了进行拥塞控制,TCP发送方要维持一个 拥塞窗口(cwnd) 的状态变量。拥塞控制窗口的大小取决于网络的拥塞程度,并且动态变化。发送方让自己的发送窗口取为拥塞窗口和接收方的接受窗口中较小的一个。 TCP的拥塞控制采用了四种算法,即 慢开始 、 拥塞避免 、快重传 和 快恢复。在网络层也可以使路由器采用适当的分组丢弃策略(如主动队列管理AQM),以减少网络拥塞的发生。
五 在浏览器中输入url地址 ->> 显示主页的过程(面试常客) 百度好像最喜欢问这个问题。 |
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