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1、简述osi七层模型和TCP/IP五层模型。

七层模型,亦称OSI(Open System Interconnection)。参考模型是国际标准化组织(ISO)制定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系,一般称为OSI参考模型或七层模型。它是一个七层的、抽象的模型体,不仅包括一系列抽象的术语或概念,也包括具体的协议。

1.1.应用层

网络服务与最终用户的一个接口,如访问网站时的http和https等以服务发出或者接收

常见协议有:HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP

1.2. 表示层

提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩, 加密和解密等工作

格式有:JPEG、ASCll、EBCDIC、加密格式等

1.3. 会话层

提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制

对应主机进程,指本地主机与远程主机正在进行的会话

1.4. 传输层

定义传输数据的协议端口号,以及流控和差错校验。

协议有:TCP 和UDP,数据包一旦离开网卡即进入网络传输层

1.5.网络层

进行逻辑地址寻址,实现不同网络之间的路径选择。

协议有:ICMP IP(IPV4 IPV6)

1.6. 数据链路层

建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验等功能。(由底层网络定义协议)

将比特组合成字节进而组合成帧,用MAC地址访问介质,错误发现但不能纠正。

1.7. 物理层

利用传输介质为数据链路层提供物理连接,实现比特流的透明传输。物理层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。

2.TCP/IP五层模型

第五周作业_服务器

2.1TCP/IP和OSI模型的比较。

相同点

两者都是以协议栈的概念为基础。

协议栈中的协议彼此相互独立。

下层对上层提供服务。

不同点

OSI是先有模型;TCP/IP是先有协议,后有模型。

OSI是国际标准,适用于各种协议栈;TCP/IP实际标准,只适用于TCP/IP网络。

层次数量不同。

2、总结描述TCP三次握手四次挥手

tcp进行三次握手时,根据tcp包头的部分字段状态的改变来进行建立;

第五周作业_客户端_02

源端口、目标端口:计算机上的进程要和其他进程通信是要通过计算机端口的,而一个计算机端口某个时刻只能被一个进程占用,所以通过指定源端口和目标端口,就可以知道是哪两个进程需要通信。源端口、目标端口是用16位表示的,可推算计算机的端口个数为2^16个,即65536

顺序号:4个字节,用来标识从 TCP 源端向 TCP 目的端发送的数据字节流,它表示在这个报文段中的第一个数据字节的顺序号。如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动,则 TCP 用顺序号对每个字节进行计数。序号是 32bit 的无符号数,序号到达 (2^32) - 1 后又从 0 开始。当建立一个新的连接时, SYN 标志变 1 ,顺序号字段包含由这个主机选择的该连接的初始顺序号

确认号:4个字节,包含发送确认的一端所期望收到的下一个顺序号。因此,确认序号应当是上次已成功收到数据字节顺序号加 1 。只有 ACK 标志为 1 时确认序号字段才有效。

数据偏移:表示TCP报文段的首部长度,共4位,由于TCP首部包含一个长度可变的选项部分,需要指定这个TCP报文段到底有多长。它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。该字段的单位是32位(即4个字节为计算单位),4位二进制最大表示15,所以数据偏移也就是TCP首部最大60字节

保留区域:6位,保留给将来使用,目前必须置为 0

Control Flags(6位)控制位包括:

**URG**:为 1 表示紧急指针有效,为 0 则忽略紧急指针值。

**ACK**:为 1 表示确认号有效,为 0 表示报文中不包含确认信息,忽略确认号字段。

**PSH**:为 1 表示是带有 PUSH 标志的数据,指示接收方应该尽快将这个报文段交给应用层而不用等待缓冲区装满。

**RST**:用于复位由于主机崩溃或其他原因而出现错误的连接。它还可以用于拒绝非法的报文段和拒绝连接请求。一般情况下,如果收到一个 RST 为 1 的报文,那么一定发生了某些问题。

**SYN**:同步序号,为 1 表示连接请求,用于建立连接和使顺序号同步( synchronize )

**FIN**:用于释放连接,为 1 表示发送方已经没有数据发送了,即关闭本方数据流。

窗口大小:表示现在允许对方发送的数据量,也就是告诉对方,从本报文段的确认号开始允许对方发送的数据量,达到此值,需要ACK确认后才能再继续传送后面数据,由Window size value * Window size scaling factor(此值在三次握手阶段TCP选项Window scale协商得到)得出此值

校验和:提供额外的可靠性

紧急指针:标记紧急数据在数据字段中的位置

选项部分:其最大长度可根据TCP首部长度进行推算。TCP首部长度用4位表示,选项部分最长为:(2^4-1)*4-20=40字节

2.1三次握手连接的建立

第五周作业_首部_03

TCP服务器进程先创建传输控制块TCB,时刻准备接受客户进程的连接请求,此时服务器就进入了LISTEN(监听)状态;

TCP客户进程也是先创建传输控制块TCB,然后向服务器发出连接请求报文,这是报文首部中的同部位SYN=1,同时选择一个初始序列号 seq=x ,此时,TCP客户端进程进入了 SYN-SENT(同步已发送状态)状态。TCP规定,SYN报文段(SYN=1的报文段)不能携带数据,但需要消耗掉一个序号。

TCP服务器收到请求报文后,如果同意连接,则发出确认报文。确认报文中应该 ACK=1,SYN=1,确认号是ack=x+1,同时也要为自己初始化一个序列号 seq=y,此时,TCP服务器进程进入了SYN-RCVD(同步收到)状态。这个报文也不能携带数据,但是同样要消耗一个序号。

TCP客户进程收到确认后,还要向服务器给出确认。确认报文的ACK=1,ack=y+1,自己的序列号seq=x+1,此时,TCP连接建立,客户端进入ESTABLISHED(已建立连接)状态。TCP规定,ACK报文段可以携带数据,但是如果不携带数据则不消耗序号。

当服务器收到客户端的确认后也进入ESTABLISHED状态,此后双方就可以开始通信了。

为什么TCP客户端最后还要发送一次确认呢?

主要防止已经失效的连接请求报文突然又传送到了服务器,从而产生错误。

2.2TCP连接的释放(四次挥手)

第五周作业_客户端_04

客户端进程发出连接释放报文,并且停止发送数据。释放数据报文首部,FIN=1,其序列号为seq=u(等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1),此时,客户端进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态。 TCP规定,FIN报文段即使不携带数据,也要消耗一个序号。

服务器收到连接释放报文,发出确认报文,ACK=1,ack=u+1,并且带上自己的序列号seq=v,此时,服务端就进入了CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。TCP服务器通知高层的应用进程,客户端向服务器的方向就释放了,这时候处于半关闭状态,即客户端已经没有数据要发送了,但是服务器若发送数据,客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间,也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。

客户端收到服务器的确认请求后,此时,客户端就进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态,等待服务器发送连接释放报文(在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据)

客户端收到服务器的连接释放报文后,必须发出确认,ACK=1,ack=w+1,而自己的序列号是seq=u+1,此时,客户端就进入了TIME-WAIT(时间等待)状态。注意此时TCP连接还没有释放,必须经过2∗ *∗MSL(最长报文段寿命)的时间后,当客户端撤销相应的TCB后,才进入CLOSED状态。

服务器只要收到了客户端发出的确认,立即进入CLOSED状态。同样,撤销TCB后,就结束了这次的TCP连接。可以看到,服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

为什么建立连接是三次握手,关闭连接是四次挥手呢?

建立连接的时候, 服务器在LISTEN状态下,收到建立连接请求的SYN报文后,把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。 而关闭连接时,服务器收到对方的FIN报文时,仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据,而自己也未必全部数据都发送给对方了,所以己方可以立即关闭,也可以发送一些数据给对方后,再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接,因此,己方ACK和FIN一般都会分开发送,从而导致多了一次。

为什么客户端最后还要等待2MSL?

第一,保证客户端发送的最后一个ACK报文能够到达服务器,因为这个ACK报文可能丢失,站在服务器的角度看来,我已经发送了FIN+ACK报文请求断开了,客户端还没有给我回应,应该是我发送的请求断开报文它没有收到,于是服务器又会重新发送一次,而客户端就能在这个2MSL时间段内收到这个重传的报文,接着给出回应报文,并且会重启2MSL计时器。

常见的连接状态:

CLOSED 没有任何连接状态

LISTEN 侦听状态,等待来自远方TCP端口的连接请求

SYN-SENT 在发送连接请求后,等待对方确认

SYN-RECEIVED 在收到和发送一个连接请求后,等待对方确认

ESTABLISHED 代表传输连接建立,双方进入数据传送状态

FIN-WAIT-1 主动关闭,主机已发送关闭连接请求,等待对方确认

FIN-WAIT-2 主动关闭,主机已收到对方关闭传输连接确认,等待对方发送关闭传输连接请求

TIME-WAIT 完成双向传输连接关闭,等待所有分组消失

CLOSE-WAIT 被动关闭,收到对方发来的关闭连接请求,并已确认

LAST-ACK 被动关闭,等待最后一个关闭传输连接确认,并等待所有分组消失

CLOSING 双方同时尝试关闭传输连接,等待对方确认

3、描述TCP和UDP区别。

TCP的优点: 可靠,稳定 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。

TCP的缺点: 慢,效率低,占用系统资源高,易被攻击 TCP在传递数据之前,要先建连接,这会消耗时间,而且在数据传递时,确认机制、重传机制、拥塞控制机制等都会消耗大量的时间,而且要在每台设备上维护所有的传输连接,事实上,每个连接都会占用系统的CPU、内存等硬件资源。 而且,因为TCP有确认机制、三次握手机制,这些也导致TCP容易被人利用,实现DOS、DDOS、CC等攻击。

UDP的优缺点:

速度快:UDP是一个无状态的传输协议,所以它在传递数据时非常快。

较安全:没有TCP的这些机制,UDP较TCP被攻击者利用的漏洞就要少一些。但

不可靠,不稳定:因为UDP没有TCP那些可靠的机制,在数据传递时,如果网络质量不好,就会很容易丢包。

TCP的常用服务: HTTP FlashFXP,FTP Outlook,POP、SMTP Putty,Telnet、SSH

UDP的常用服务: 当对网络通讯质量要求不高的时候,要求网络通讯速度能尽量的快,这时就可以使用UDP。 常见使用UDP协议的应用如下: QQ语音 QQ视频 腾讯课堂。

4、网卡绑定bond0的实现。

第五周作业_数据_05

 

 

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