网络七层协议
OSI是一个
开放性 的通信系统互连参考模型，他是一个定义得非常好的协议规范。OSI模型有7层结构，每层都可以有几个子层。 OSI的7层从上到下分别是 7
应用层 6
表示层 5 会话层 4
传输层 3 网络层 2
数据链路层 1
物理层 ；其中高层（即7、6、5、4层）定义了应用程序的功能，下面3层（即3、2、1层）主要面向通过网络的端到端的
数据流 。
中文名
网络七层协议
外文名
Open System Interconnection
英文缩写
OSI
属 性
开放式系统互联参考模型
各层功能
应用层
与其它计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的
代码 ，从事字
处理 工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字
处理器 的程序就需要实现OSI的第7层。示例：
TELNET ，
HTTP ，
FTP ，
NFS ，
SMTP 等。
表示层
这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如，FTP允许你选择以二进制或ASCII格式传输。如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASCII格式，发送方将把文本从发送方的
字符集 转换成标准的ASCII后发送数据。在接收方将标准的ASCII转换成接收方计算机的字符集。示例：加密，ASCII等。
会话层
它定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向消息的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的
数据 ，则用数据代表表示层。示例：RPC，SQL等。
传输层
这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一
主机 上对不同应用的
数据流 的输入进行复用，还包括对收到的顺序不对的
数据包 的重新排序功能。示例：
TCP ，
UDP ，
SPX 。
网络层
这层对端到端的包传输进行定义，它定义了能够标识所有结点的
逻辑地址 ，还定义了
路由 实现的方式和学习的方式。为了适应
最大传输单元 长度小于包长度的
传输介质 ，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例：IP，IPX等。
数据链路层
它定义了在单个链路上如何传输数据。这些协议与被讨论的各种介质有关。示例：
ATM ，
FDDI 等。
物理层
OSI的物理层规范是有关
传输介质 的特性，这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。连接头、帧、帧的使用、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。示例：
Rj45 ，
802.3 等。
分层优点
（1）人们可以很容易的讨论和学习协议的规范细节。
（2）层间的标准接口方便了工程模块化。
（3）创建了一个更好的互连环境。
（4）降低了复杂度，使程序更容易修改，产品开发的速度更快。
（5）每层利用紧邻的下层服务，更容易记住各层的功能。
大多数的计算机网络都采用层次式结构，即将一个计算机网络分为若干层次，处在高层次的系统仅是利用较低层次的系统提供的接口和功能，不需了解低层实现该功能所采用的算法和协议；较低层次也仅是使用从高层系统传送来的参数，这就是层次间的无关性。因为有了这种无关性，层次间的每个模块可以用一个新的模块取代，只要新的模块与旧的模块具有相同的功能和接口，即使它们使用的算法和协议都不一样。
网络中的计算机与终端间要想正确的传送信息和数据，必须在数据传输的顺序、数据的格式及内容等方面有一个约定或规则，这种约定或规则称做协议。
主要组成
语义
是对协议元素的含义进行解释，不同类型的协议元素所规定的语义是不同的。例如需要发出何种控制信息、完成何种动作及得到的响应等。
语法
将若干个协议元素和数据组合在一起用来表达一个完整的内容所应遵循的格式，也就是对信息的数据结构做一种规定。例如用户数据与控制信息的结构与格式等。
时序
对事件实现顺序的详细说明。例如在双方进行通信时，发送点发出一个数据
报文 ，如果目标点正确收到，则回答源点接收正确；若接收到错误的信息，则要求源点重发一次。
发展
70年代以来，国外一些主要计算机生产厂家先后推出了各自的
网络体系结构 ，但它们都属于专用的。
为使不同计算机厂家的计算机能够互相通信，以便在更大的范围内建立计算机网络，有必要建立一个国际范围的网络体系结构标准。
国际标准化组织 ISO 于1981年正式推荐了一个网络系统结构----七层参考模型
[1]
，叫做
开放系统互连 模型(Open System Interconnection，OSI)。由于这个标准模型的建立,使得各种计算机网络向它靠拢，大大推动了
网络通信 的发展。
OSI 参考模型将整个网络通信的功能划分为七个层次，见图1。它们由低到高分别是
物理层 (PH)、
数据链路层 (DL)、网络层(N)、
传输层 (T)、会话层(S)、
表示层 (P)、
应用层 (A)。每层完成一定的功能，每层都直接为其上层提供服务，并且所有层次都互相支持。第四层到第七层主要负责
互操作性 ，而一层到三层则用于创造两个
网络设备 间的物理连接。
详细介绍
物理层
物理层是OSI的第一层，它虽然处于最底层，却是整个开放系统的基础。
物理层 为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。
1.1媒体和互连设备
物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。通信用的互连设备指DTE和DCE间的互连设备。DTE即
数据终端设备 ，又称
物理设备 ，如计算机、终端等都包括在内。而DCE则是数据通信设备或电路连接设备，如
调制解调器 等。数据传输通常是经过DTE——DCE，再经过DCE——DTE的路径。互连设备指将DTE、DCE连接起来的装置，如各种插头、插座。LAN中的各种粗、细同轴电缆、T型接、插头，接收器，发送器，
中继器 等都属
物理层 的媒体和连接器。
1.2 物理层的主要功能
1.2.1为数据端设备提供传送数据的通路，
数据通路 可以是一个
物理媒体 ，也可以是多个物理媒体连接而成。一次完整的数据传输，包括激活物理连接，传送数据，终止物理连接.所谓激活，就是不管有多少物理媒体参与，都要在通信的两个
数据终端设备 间连接起来，形成一条通路。
1.2.2传输数据.物理层要形成适合数据传输需要的实体，为数据传送服务。一是要保证数据能在其上正确通过，二是要提供足够的
带宽 (带宽是指每秒钟内能通过的比特(BIT)数)，以减少信道上的拥塞。传输数据的方式能满足点到点，一点到多点，串行或并行，半双工或全双工，同步或
异步传输 的需要。
物理层的一些标准和协议早在OSI/TC97/C16 分技术委员会成立之前就已制定并在应用了,OSI也制定了一些标准并采用了一些已有的成果.下面将一些重要的标准列出,以便读者查阅.ISO2110:称为"数据通信----25芯DTE/DCE接口连接器和插针分配"。它与EIA(美国电子工业协会)的"RS-232-C"基本兼容。ISO2593:称为"数据通信----34芯DTE/DCE----接口连接器和插针分配"。ISO4092:称为"数据通信----37芯DTE/DEC----接口连接器和插针分配".与EIA
RS-449 兼容。CCITT V.24:称为"数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备之间的接口电路定义表".其功能与EIARS-232-C及RS-449兼容于100序列线上。
数据链路层
数据链路可以粗略地理解为数据通道。
物理层 要为
终端设备 间的数据通信提供传输媒体及其连接.媒体是长期的,连接是有生存期的.在连接生存期内,收发两端可以进行不等的一次或多次数据通信.每次通信都要经过建立通信联络和拆除通信联络两过程.这种建立起来的数据收发关系就叫作数据链路.而在
物理媒体 上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错,为了弥补物理层上的不足,为上层提供无差错的数据传输,就要能对数据进行检错和纠错.数据链路的建立,拆除,对数据的检错,纠错是数据链路层的基本任务。
链路层是为网络层提供
数据传送 服务的,这种服务要依靠本层具备的功能来实现。链路层应具备如下功能:
2.1.1链路连接的建立，拆除，分离。
2.1.2
帧定界 和
帧同步 。链路层的数据传输单元是帧,协议不同,帧的长短和界面也有差别，但无论如何必须对帧进行定界。
2.1.3顺序控制,指对帧的收发顺序的控制。
2.1.4差错检测和恢复。还有链路标识,
流量控制 等等.差错检测多用方阵码
校验和 循环码校验来检测信道上数据的误码,而帧丢失等用序号检测.各种错误的恢复则常靠反馈重发技术来完成。
数据链路层协议是为发对等实体间保持一致而制定的,也为了顺利完成对网络层的服务。主要协议如下：
2.2.1 ISO1745--1975:"数据通信系统的基本型控制规程".这是一种面向字符的标准,利用10个
控制字符 完成链路的建立，拆除及数据交换.对帧的收发情况及差错恢复也是靠这些字符来完成.ISO1155, ISO1177, ISO2626, ISO2629等标准的配合使用可形成多种链路控制和数据传输方式.
2.2.2 ISO3309--1984:称为"HDLC 帧结构".ISO4335--1984:称为"HDLC 规程要素 "。ISO7809--1984:称为"HDLC 规程类型汇编"。这3个标准都是为面向比特的数据传输控制而制定的。有人习惯上把这3个标准组合称为高级链路控制规程.
2.2.3 ISO7776:称为"DTE数据链路层规程".与CCITT X.25LAB"平衡型链路访问规程"相兼容。
独立的链路产品中最常见的当属网卡,网桥也是链路产品。MODEM的某些功能有人认为属于链路层,对此还有争议.
数据链路层 将本质上不可靠的传输媒体变成可靠的传输通路提供给网络层。在
IEEE802.3 情况下，数据链路层分成了两个子层，一个是
逻辑链路控制 ，另一个是
媒体访问控制 。下图所示为IEEE802.3LAN
体系结构 。
MAU=媒体连接单元 PLS=物理信令
MDI=媒体相关接口
网络层
网络层的产生也是
网络发展 的结果.在
联机系统 和线路交换的环境中，网络层的功能没有太大意义.当数据终端增多时。它们之间有中继设备相连.此时会出现一台终端要求不只是与唯一的一台而是能和多台终端通信的情况,这就是产生了把任意两台
数据终端设备 的数据链接起来的问题,也就是路由或者叫寻径。另外,当一条物理信道建立之后,被一对用户使用,往往有许多空闲时间被浪费掉.人们自然会希望让多对用户共用一条链路，为解决这一问题就出现了逻辑信道技术和
虚拟电路 技术。
3.1 网络层主要功能
网络层为建立网络连接和为上层提供服务,应具备以下主要功能：
3.1.2激活,终止网络连接.
3.1.3在一条数据链路上覆用多条网络连接,多采取
分时复用 技术 .
3.1.4差错检测与恢复.
3.1.6服务选择.
3.1.7网络管理.
3.2 网络层标准简介
网络层的一些主要标准如下：
3.2.1 ISO.DIS8208:称为"DTE用的X.25分组级协议"
3.2.2 ISO.DIS8348:称为"CO 网络服务定义"(面向连接)
3.2.3 ISO.DIS8349:称为"CL 网络服务定义"(面向无连接)
3.2.4 ISO.DIS8473:称为"CL 网络协议"
3.2.5 ISO.DIS8348:称为"网络层寻址"
3.2.6 除上述标准外,还有许多标准。这些标准都只是解决网络层的部分功能,所以往往需要在网络层中同时使用几个标准才能完成整个网络层的功能.由于面对的网络不同,网络层将会采用不同的标准组合.
传输层
传输层是两台计算机经过网络进行数据通信时,第一个端到端的层次，具有缓冲作用。当网络层服务质量不能满足要求时，它将服务加以提高，以满足高层的要求；当网络层服务质量较好时，它只用很少的工作。传输层还可进行复用，即在一个网络连接上创建多个逻辑连接。 传输层也称为
运输层 .传输层只存在于端开放系统中,是介于低3层
通信子网 系统和高3层之间的一层,但是很重要的一层.因为它是源端到目的端对数据传送进行控制从低到高的最后一层.
有一个既存事实，即世界上各种通信子网在性能上存在着很大差异.例如电话交换网,分组交换网,公用数据交换网，局域网等通信子网都可互连,但它们提供的吞吐量,传输速率,数据延迟通信费用各不相同.对于会话层来说,却要求有一性能恒定的界面.
传输层 就承担了这一功能.它采用分流/合流，复用/解复用技术来调节上述通信子网的差异,使会话层感受不到.
此外传输层还要具备差错恢复，
流量控制 等功能,以此对会话层屏蔽通信子网在这些方面的细节与差异.传输层面对的
数据对象 已不是
网络地址 和
主机地址 ,而是和会话层的界面端口.上述功能的最终目的是为会话提供可靠的,无误的数据传输.传输层的服务一般要经历传输连接建立阶段,
数据传送 阶段,传输连接释放阶段3个阶段才算完成一个完整的服务过程.而在数据传送阶段又分为一般数据传送和加速数据传送两种。传输层服务分成5种类型.基本可以满足对传送质量,
传送速度 ,传送费用的各种不同需要.传输层的协议标准有以下几种：
ISO8072:称为"面向连接的传输服务定义"
ISO8072:称为"面向连接的传输协议规范"
会话层
会话层提供的服务可使应用建立和维持会话，并能使会话获得同步。会话层使用
校验点 可使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要。会话层,
表示层 ,
应用层 构成开放系统的高3层，面对应用进程提供
分布处理 ，对话管理,信息表示,恢复最后的差错等.
会话层同样要担负应用进程服务要求，而
运输层 不能完成的那部分工作,给运输层功能差距以弥补.主要的功能是对话管理，
数据流 同步和重新同步。要完成这些功能,需要由大量的服务单元功能组合,已经制定的功能单元已有几十种.现将会话层主要功能介绍如下.
5.1为会话实体间建立连接。
为给两个对等会话服务用户建立一个会话连接,应该做如下几项工作：
5.1.1将会话地址映射为运输地址
5.1.2选择需要的运输服务质量参数(QOS)
5.1.3对会话参数进行协商
5.1.3识别各个会话连接
5.1.4传送有限的透明用户数据
5.2数据传输阶段
这个阶段是在两个会话用户之间实现有组织的,同步的数据传输.用户
数据单元 为SSDU,而
协议数据单元 为SPDU.会话用户之间的
数据传送 过程是将SSDU转变成SPDU进行的.
5.3连接释放
连接释放是通过"有序释放","废弃"，"有限量透明用户数据传送"等功能单元来释放会话连接的.会话层标准为了使会话连接建立阶段能进行功能协商，也为了便于其它国际标准参考和引用,定义了12种功能单元.各个系统可根据自身情况和需要，以核心功能服务单元为基础,选配其他功能单元组成合理的会话服务子集.会话层的主要标准有"DIS8236:会话服务定义"和"DIS8237:会话协议规范".
表示层
表示层的作用之一是为异种机通信提供一种公共语言，以便能进行互操作。这种类型的服务之所以需要，是因为不同的
计算机体系结构 使用的数据表示法不同。例如，IBM
主机 使用EBCDIC编码，而大部分PC机使用的是ASCII码。在这种情况下，便需要会话层来完成这种转换。
通过前面的介绍,我们可以看出,会话层以下5层完成了端到端的
数据传送 ,并且是可靠,无差错的传送.但是数据传送只是手段而不是目的,最终是要实现对数据的使用.由于各种系统对数据的定义并不完全相同,最易明白的例子是键盘,其上的某些键的含义在许多系统中都有差异.这自然给利用其它系统的数据造成了障碍.
表示层 和
应用层 就担负了消除这种障碍的任务.
对于用户数据来说,可以从两个侧面来分析,一个是数据含义被称为语义,另一个是数据的表示形式,称做语法.像文字,图形,声音,文种,压缩,加密等都属于语法范畴.表示层设计了3类15种功能单位,其中上下文管理功能单位就是沟通用户间的数据编码规则,以便双方有一致的数据形式,能够互相认识.ISO表示层为服务,协议,文本通信符制定了DP8822,DP8823,DIS6937/2等一系列标准.
应用层
应用层向应用程序提供服务，这些服务按其向应用程序提供的特性分成组，并称为服务元素。有些可为多种应用程序共同使用，有些则为较少的一类应用程序使用。应用层是开放系统的最高层,是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时,完成一系列业务处理所需的服务.其服务元素分为两类:公共应用服务元素CASE和特定应用服务元素SASE.CASE提供最基本的服务,它成为应用层中任何用户和任何服务元素的用户，主要为应用
进程通信 ,分布系统实现提供基本的控制机制.特定服务SASE则要满足一些特定服务,如文卷传送,访问管理,作业传送,银行事务,订单输入等.
这些将涉及到
虚拟终端 ,作业传送与操作,文卷传送及访问管理,远程数据库访问,图形核心系统,
开放系统互连 管理等等.应用层的标准有DP8649"公共应用服务元素",DP8650"公共应用服务元素用协议",文件传送,访问和管理服务及协议.
总结
OSI
七层模型 是一个理论模型，实际应用则千变万化，因此更多把它作为分析、评判各种网络技术的依据；对大多数应用来说，只将它的协议族（即协议堆栈）与七层模型作大致的对应，看看实际用到的特定协议是属于七层中某个子层，还是包括了上下多层的功能。
好处
1.使人们容易探讨和理解协议的许多细节。
2.在各层间标准化接口，允许不同的产品只提供各层功能的一部分，（如
路由器 在一到三层），或者只提供协议功能的一部分。（如Win95中的Microsoft TCP/IP）
3. 创建更好集成的环境。
4. 减少复杂性，允许更容易编程改变或快速评估。
5. 用各层的headers和trailers排错。
6.较低的层为较高的层提供服务。
7. 把复杂的网络划分成为更容易管理的层。
参考资料
https://baike.baidu.com/item/开放系统互连参考模型/8851889?fromtitle=OSI七层模型&fromid=9763441
https://baike.baidu.com/item/开放系统互连参考模型/8851889?fromtitle=OSI七层模型&fromid=9763441
计算机网络基础——网络分层和IP地址
协议
在因特网中，凡是涉及两个或者多个远程通信实体的所有活动都首协议的制约。
简单而说，协议就像人类之间通信的语言，它就像机器之间通信的方式和语言。
协议三要素
语法：就是一段内容要符合一定的规则和格式
语义：就是这一段内容要代表某种意义
顺序：就是先干啥，后干啥
网络分层
我们知道，网络是有分层的，可是为什么要分层呢？因为，是个复杂的程序都要分层。
而且，网络每一层协议负责的工作都是不一样的，也就对应了有不同的设备来处理
OSI七层模型：
物理层：包含了多种与物理介质相关的协议，这些物理介质用以支撑TCP/IP通信。以二进制数据形式在物理媒体上传输数据。
数据链路层：包含了控制物理层的协议：如何访问和共享介质，怎样标识介质上的设备，以及在介质上发送数据之前如何完成数据成帧。典型的数据链路协议有IEEE802.3/以太网，帧中继，ATM以及SONET
网络层：主要负责定义数据包格式和地址格式，为经过逻辑网络路径的数据进行路由选择，IP，ICMP，RIP，OSPF等
传输层：指定了控制网络层的协议。这就像数据链路层控制物理层一样，传输层和数据链路层都定义了流控和差错机制。二者不同在于，数据链路层协议强调控制数据链路上的流量，即连接两台设备的物理介质上的流量；而传输层控制逻辑链路上的流量，即两台设备的端到端的连接，这种逻辑连接可能跨越一连串数据链路。
会话层：解除或提供两进程之间建立、维护和结束会话连接的功能；提供交互会话的管理功能，如三种数据流方向的控制，即一路交互、两路交替和两路同时会话模式。没有协议
表示层：数据格式化，代码转换，数据加密。没有协议
应用层：最常用的服务是向用户提供访问网络的接口：文件传输，电子邮件，虚拟终端等。HTTP，FTP等
现在，我们常用的是TCP/IP四层模型：
物理层：中继器，集线器，双绞线都工作在物理层
网络层：IP，ICMP，ARP，等等
传输层：TCP，UDP
应用层：HTTP，TFTP，FTP等等
知道了这些之后，我们前面有提到程序，程序来处理网络包，那么程序是如何工作的呢？
当我点击一个网页想要浏览的时候，首先会发送HTTP请求，发送请求，在网络上跑的肯定也是报文嘛，这个时候，报文会加上HTTP头和HTTP正文，然后往传输层发送，因为这里是浏览网页，传输层上会加上tcp头和端口号，然后发往网络层，在这一层，报文会加上IP头，里面含有目标IP地址，然后发往物理层，在物理层，会加上MAC头，里面含有目标MAC或者网关MAC还有源MAC地址。
之后这个包就在网络中传输。
当一个网络包从一个网口经过的时候，首先看看看要不要请进来，处理一下。
如果目标IP地址不是自己的，那么就是转发出去的；如果IP地址是自己的，那么就是发给自己的，就会进行下一层的处理，我们这里是TCP的，所以会摘掉TCP头，这个时候，就需要查看TCP的头，看这是一个发起，还是一个应答，又或者是一个正常的数据包，然后分别由不同的逻辑进行处理。
如果是发起或者应答，接下来可能要发送一个回复包；如果是一个正常的数据包，就需要交给上层进行处理，这个时候会交给一个应用来进行处理，可是交给哪个应用呢？这个时候，TCP的头里面就有端口号，不同的应用监听不同的端口号。如果发现浏览器应用在监听这个端口，那么程序就会把包发给浏览器，交给浏览器处理。
浏览器自然是解析HTML，显示页面出来。
要记住一点：只要是在网络上跑的包，都是完整的。可以有下层没上层，绝对不可能有上层没下层。
IP地址
IP地址是一个网卡在网络中的通讯地址，相当于我们现实世界的门牌号码。
IP地址分类
IP地址分为5类
对于A，B，C类来说，主要分为两部分：网络号和主机号
一个A类IP地址是指， 在IP地址的四段号码中，第一段号码为网络号码，剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，A类IP地址就由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”。A类IP地址中网络的标识长度为8位，主机标识的长度为24位，A类网络地址数量较少，有126个网络，每个网络可以容纳主机数达1600多万台。
A类IP地址 地址范围1.0.0.1到127.255.255.254 [1] （二进制表示为：00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111111 11111111 11111111 11111110）。最后一个是广播地址。
A类IP地址的子网掩码为255.0.0.0，每个网络支持的最大主机数为256的3次方-2=16777214台。
一个B类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前两段号码为网络号码。如果用二进制表示IP地址的话，B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”。B类IP地址中网络的标识长度为16位，主机标识的长度为16位，B类网络地址适用于中等规模的网络，有16384个网络，每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。
B类IP地址地址范围128.0.0.1-191.255.255.254 [3] （二进制表示为：10000000 00000000 00000000 00000001----10111111 11111111 11111111 11111110）。 最后一个是广播地址。
B类IP地址的子网掩码为255.255.0.0，每个网络支持的最大主机数为256的2次方-2=65534台。
一个C类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前三段号码为网络号码，剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。C类IP地址中网络的标识长度为24位，主机标识的长度为8位，C类网络地址数量较多，有209万余个网络。适用于小规模的局域网络，每个网络最多只能包含254台计算机。
C类IP地址范围192.0.0.1-223.255.255.254 [3] （二进制表示为: 11000000 00000000 00000000 00000001 - 11011111 11111111 11111111 11111110）。
C类IP地址的子网掩码为255.255.255.0，每个网络支持的最大主机数为256-2=254台
D类IP地址在历史上被叫做多播地址(multicast address)，即组播地址。在以太网中，多播地址命名了一组应该在这个网络中应用接收到一个分组的站点。多播地址的最高位必须是“1110”，范围从224.0.0.0到239.255.255.255。
每一个字节都为0的地址（“0.0.0.0”）对应于当前主机；http://127.0.0.1 ”就可以测试本机中配置的Web服务器。
我们可以看到，C类地址的最大主机数太少了，而A类又很多，会造成浪费，于是出现了一个协议：无类型域间选路（CIDR）
当我发送一个包的时候，必须在同一网段下，才能接收到。
ICMP协议
查询报文类型：常用的ping就是查询报文类型，是一种主动请求，并且获得主动应答的ICMP协议。
差错报文类型：当异常情况发生时，来报告发生了不好的事情。 第 一种是终点不可达：网络不可达的代码为0，主机不可达的代码为1，协议不可达的代码为2，端口不可达的代码为3，需要进行分片设置的代码为4。
第二种：源站抑制，也就是让源站放慢发送速度
第三种：时间超时，也就是超过网络包的生产时间还没有达到
第四种：路由重定向，也就是绕路了，让下一次发给另一个路由器
ping使用的是查询报文，Traceroute使用的是差错报文
MAC地址
MAC地址是一个网卡的物理地址，用十六进制，6个byte表示。MAC地址是全局唯一的，不会有两个网卡有相同的MAC地址。
那么我们为什么不用MAC地址进行通信呢？
因为MAC地址更像是一个人的身份证，是一个标识，它没有远程定位的功能。一个网络包从源到目标，中间会经过很多路由器等，MAC地址的通信范围很小，局限在一个子网里面，找到MAC地址，就考喊，也就是广播，当一个网络包要经过很多子网的时候，MAC地址就不能通信了。
MAC头和IP头
在MAC头里面，先是目标MAC地址，然后是源MAC地址，然后有一个协议类型，用来说明里面是IP协议。
IP头里面：
TCP（传输控制协议）
TCP（Transmission Control Protocol
传输控制协议 ）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的
传输层 通信协议，由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议（UDP）是同一层内
[1]
另一个重要的传输协议。在因特网协议族（Internet protocol suite）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。
[1]
应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流，然后TCP把数据流分区成适当长度的报文段（通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传输单元（
[1]
MTU）的限制）。之后TCP把结果包传给IP层，由它来通过网络将包传送给接收端实体
[1]
的TCP层。TCP为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认（ACK）；如果发送端实体在合理的往返时延（
RTT ）内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。
[1]
软件名称
传输控制协议
英文名
Transmission Control Protocol
简 称
TCP
行业标准
IETF RFC 793
应用范围
Internet
TCP 网络协议
TCP 功能当应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的
数据流 ，TCP则把数据流分割成适当长度的报文段，最大传输段大小（
MSS ）通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传送单元（
MTU ）限制。之后TCP把数据包传给IP层，由它来通过网络将包传送给接收端实体的TCP层。
TCP为了保证报文传输的可靠
[1]
，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的字节发回一个相应的确认(ACK)；如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认，那么对应的数据（假设丢失了）将会被重传。
在拥塞控制上，采用广受好评的TCP拥塞控制算法（也称AIMD算法）。该算法主要包括三个主要部分：1）加性增、乘性减；2）慢启动；3）对超时事件做出反应。
TCP 实行标准TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 即传输控制协议/
网间协议 ，是一个工业标准的
协议集 ，它是为
广域网 （WAN）设计的。它是由ARPANET网的研究机构发展起来的。
TCP/IP的标准在一系列称为RF
[1]
C的文档中公布。文档由技术专家、特别工作组、或RFC编辑修订。公布一个文档时，该文档被赋予一个RFC编号，如RFC959（FTP的说明文档）、RFC793（TCP的说明文档）、RFC791（IP的说明文档）等。最初的RFC一直保留而从来不会被更新，
[1]
如果修改了该文档，则该文档又以一个新号码公布。因此，重要的是要确认你拥有了关于某个专题的最新RFC文档。通常在RFC的开头部分，有相关RFC的更新(update)、排错（errata）、作废（obsolete）信息，提示读者信息的时效性。
TCP 首部格式TCP的首部格式图右图所示：
---Source Port是源端口，16位。
TCP首部
---Destination Port是目的端口，16位。
---Sequence Number是发送数据包中的第一个字节的序列号，32位。
---Acknowledgment Number是确认序列号，32位。
---Data Offset是数据偏移，4位，该字段的值是TCP首部（包括选项）长度除以4。
[1]
---标志位： 6位，URG表示Urgent Pointer字段有意义：
ACK表示Acknowledgment Number字段有意义
PSH表示Push功能，RST表示复位TCP连接
SYN表示SYN报文（在建立TCP连接的时候使用）
FIN表示没有数据需要发送了（在关闭TCP连接的时候使用）
Window表示接收缓冲区的空闲空间，16位，用来告诉TCP连接对端自己能够接收的最大数据长度。
---Checksum是校验和，16位。
---Urgent Pointers是紧急指针，16位，只有URG标志位被设置时该字段才有意义，表示紧急数据相对序列号（Sequence Number字段的值）的偏移。
TCP 连接建立TCP是因特网中的传输层协议，使用
三次握手协议 建立连接。当主动方发出SYN连接请求后，等待对方回答
TCP的三次握手
SYN+ACK
[1]
，并最终对对方的 SYN 执行 ACK 确认。这种建立连接的方法可以防止产生错误的连接，TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。
[1]
TCP三次握手的过程如下：
客户端发送SYN（SEQ=x）报文给服务器端，进入SYN_SEND状态。
服务器端收到SYN报文，回应一个SYN （SEQ=y）ACK(ACK=x+1）报文，进入
SYN_RECV 状态。
客户端收到服务器端的SYN报文，回应一个ACK(ACK=y+1）报文，进入Established状态。
三次握手完成，TCP客户端和服务器端成功地建立连接，可以开始传输数据了。
TCP 连接终止建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过四次握手，这是由TCP的半关闭（half-close）造成的。具体过程如下图所示。
[1]
TCP连接的终止
(1) 某个应用进程首先调用close，称该端执行“主动关闭”（active close）。该端的TCP于是发送一个FIN分节，表示数据发送完毕。
(2) 接收到这个FIN的对端执行 “被动关闭”（passive close），这个FIN由TCP确认。
注意：FIN的接收也作为一个文件结束符（end-of-file）传递给接收端应用进程，放在已排队等候该应用进程接收的任何其他数据之后，因为，FIN的接收意味着接收端应用进程在相应连接上再无额外数据可接收。
(3) 一段时间后，接收到这个文件结束符的应用进程将调用close关闭它的套接字。这导致它的TCP也发送一个FIN。
(4) 接收这个最终FIN的原发送端TCP（即执行主动关闭的那一端）确认这个FIN。
[1]
既然每个方向都需要一个FIN和一个ACK，因此通常需要4个分节。
注意：
(1) “通常”是指，某些情况下，步骤1的FIN随数据一起发送，另外，步骤2和步骤3发送的分节都出自执行被动关闭那一端，有可能被合并成一个分节。
[2]
(2) 在步骤2与步骤3之间，从执行被动关闭一端到执行主动关闭一端流动数据是可能的，这称为“半关闭”（half-close）。
(3) 当一个Unix进程无论自愿地（调用exit或从main函数返回）还是非自愿地（收到一个终止本进程的信号）终止时，所有打开的描述符都被关闭，这也导致仍然打开的任何TCP连接上也发出一个FIN。
无论是客户还是服务器，任何一端都可以执行主动关闭。通常情况是，客户执行主动关闭，但是某些协议，例如，HTTP/1.0却由服务器执行主动关闭。
[2]
TCP 可靠性实现
TCP 可靠性 TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。面向连接意味着两个使用TCP的应用（通常是一个客户和一个服务器）在彼此交换数据包之前必须先建立一个TCP连接。这一过程与打电话很相似，先拨号振铃，等待对方摘机说“喂”，然后才说明是谁。在一个TCP连接中，仅有两方进行彼此通信。广播和
多播 不能用于TCP。
1．应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块。这和UDP完全不同，应用程序产生的数据长度将保持不变。由TCP传递给IP的信息单位称为报文段或段（segment）。
2．当TCP发出一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段。当TCP收到发自TCP连接另一端的数据，它将发送一个确认。TCP有延迟确认的功能，在此功能没有打开，则是立即确认。功能打开，则由定时器触发确认时间点。
3．TCP将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错，TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段（希望发端超时并重发）。
4．既然TCP报文段作为IP数据报来传输，而IP数据报的到达可能会失序，因此TCP报文段的到达也可能会失序。如果必要，TCP将对收到的数据进行重新排序，将收到的数据以正确的顺序交给应用层。
5．既然IP数据报会发生重复，TCP的接收端必须丢弃重复的数据。
[2]
6．TCP还能提供流量控制。TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。
两个应用程序通过TCP连接交换8bit字节构成的字节流。TCP不在字节流中插入记录标识符。我们将这称为字节流服务（bytestreamservice）。如果一方的应用程序先传10字节，又传20字节，再传50字节，连接的另一方将无法了解发方每次发送了多少字节。只要自己的接收缓存没有塞满，TCP 接收方将有多少就收多少。一端将字节流放到TCP连接上，同样的字节流将出现在TCP连接的另一端。
另外，TCP对字节流的内容不作任何解释。TCP不知道传输的数据字节流是二进制数据，还是ASCⅡ字符、EBCDIC字符或者其他类型数据。对字节流的解释由TCP连接双方的应用层解释。
[1]
[2]
这种对字节流的处理方式与Unix操作系统对文件的处理方式很相似。Unix的内核对一个应用读或写的内容不作任何解释，而是交给应用程序处理。对Unix的内核来说，它无法区分一个二进制文件与一个文本文件。
TCP 重传策略TCP协议用于控制数据段是否需要重传的依据是设立重发定时器。在发送一个数据段的同时启动一个重传，如果在重传超时前收到确认(Acknowlegement)就关闭该重传，如
[2]
果重传超时前没有收到确认，则重传该数据段。在选择重发时间的过程中，TCP必须具有自适应性。它需要根据互联网当时的通信情况，给出合适的重发时间。
这种重传策略的关键是对定时器初值的设定。采用较多的算法是Jacobson于1988年提出的一种不断调整超时时间间隔的动态算法。其工作原理是：对每条连接TCP都保持一个
[2]
变量RTT（Round Trip Time），用于存放当前到目的端往返所需要时间最接近的估计值。当发送一个数据段时，同时启动连接的定时器，如果在定时器超时前确认到达，则记录所需要的时间（M），并修正
[2]
RTT的值，如果定时器超时前没有收到确认，则将RTT的值增加1倍。通过测量一系列的RTT（往返时间）值，TCP协议可以估算数据包重发前需要等待的时间。在估计该连接所需的当前延迟时通常利用一些统计学的原理和算法（如Karn算法），从而得到TCP重发之前需要等待的时间值。
TCP 窗口确认TCP的一项功能就是确保每个数据段都能到达目的地。位于目的主机的TCP服务对接受到的数据进行确认，并向源应用程序发送确认信息。
[2]
TCP的状态机
使用数据报头序列号以及确认号来确认已收到包含在数据段的相关的数据字节。
TCP在发回源设备的数据段中使用确认号，指示接收设备期待接收的下一字节。这个过程称为
期待确认 。
[2]
源主机在收到确认消息之前可以传输的数据的大小称为
窗口大小 。用于管理丢失数据和流量控制。这些变化如右图所示。
[2]
TCP 配置TCP修改建立TCP连接的超时时间
建立TCP连接需要经过三次握手：主动端先发送SYN报文，被动放回应SYN+ACK报文，然后主动端再回应ACK。
[2]
l在主动端发送SYN后，如果被动端一直不回应SYN+ACK报文，主动端会不断的重传SYN报文直到超过一定的重传次数或超时时间。
[2]
l在主动端发送SYN后，被动端回应SYN+ACK报文，但主动端不再回复ACK，被动端也会一直重传直到超过一定的重传次数或超时时间。（SYN报文攻击会出现这种情况）
[2]
可以通过以下命令配置SYN报文的超时时间（发送SYN报文到三次握手成功的最大时间），也就是建立TCP连接的超时时间。
命令
作用
R(config)#ip tcp syntime-out seconds
修改建立TCP连接的超时时间。
单位秒，取值范围5-300，缺省值20
使用no ip tcp syntime-out 命令恢复参数缺省值。
修改缓冲区大小
TCP的接收缓冲区是用来缓存从对端接收到的数据，这些数据后续会被应用程序读取。一般情况下，TCP报文的窗口值反映接收缓冲区的空闲空间的大小。对于带宽比较大、有大批量数据的连接，增大接收缓冲区的大小可以显著提供TCP传输性能。TCP的发送缓冲区是用来缓存应
[2]
用程序的数据，发送缓冲区的每个字节都有序列号，被应答确认的序列号对应的数据会从发送缓冲区删除掉。增大发送缓冲区可以提高TCP跟应用程序的交互能力，也因此会提高性能。但是增大接收和发送缓冲区会导致TCP占用比较多的内存。
命令
作用
R (config)#ip tcp window-size size
修改TCP连接的接收和发送缓冲区大小。
单位字节，取值范围0-65535，缺省值4096。
使用no ip tcp window-size 命令恢复接收和发送缓冲区大小为缺省值。
禁止端口不可达时的重置报文
TCP模块在分发TCP报文时，如果找不到该报文所属的TCP连接会主动回复一个reset报文以终止对端的TCP连接。攻击者可能利用大量的端口不可达
[2]
的TCP报文对设备进行攻击。
可以使用以下命令禁止/恢复在收到端口不可达的TCP报文时发送reset报文。
命令
作用
R (config)#ip tcp not-send-rst
禁止在接收到端口不可达的TCP报文时发送reset报文。
使用no ip tcp not-send-rst 命令恢复发送reset报文。
限制TCP连接的MSS的最大值
MSS是最大传输段大小的缩写，指一个TCP报文的数据载荷的最大长度，不包括TCP选项。
在TCP建立连接的三次握手中，有一种很重要的工作那就是进行MSS协商。连接的双方都在SYN报文中增加MSS选项，其选项值表示本端
[2]
最大能接收的段大小，即对端最大能发送的段大小。连接的双方取本端发送的MSS值和接收对端的MSS值的较小者作为本连接最大传输段大小。
发送SYN报文时的MSS选项值的计算方法如下。
l非直连网络中：mss = 默认值
[2]
536。
l直连网络中：mss = 对端ip地址对应的出口的MTU - 20字节ip头 - 20字节tcp头。
到这里得到的rmss值就是要发送的syn报文mss选项的值
[2]
。举例：一般情况下在直连网络中建立bgp邻居，那么该连接的发送的mss为1500 – 20 – 20 – 20 = 1440。
ip tcp mss 命令的作用是限制即将建立的TCP连接的MSS的最大值。任何新建立的连接协商的MSS值不能超过配置的值。
命令
作用
R (config)#ip tcp mss max-segment-size
限制TCP连接的MSS的最大值。
单位为字节，取值范围68-10000。
使用no ip tcp mss 命令取消此限制。
启用PMTU发现功能
TCP的路径最大传输单元（PMTU）发现功能是按RF
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C1191实现的，这个功能可以提高网络带宽的利用率。当用户使用TCP来批量传输大块数据时，该功能可以使传输性能得到明显提升。
命令
作用
R(config)#ip tcp path-mtu-discovery [ age-timer minutes | age-timer infinite ]
启用PMTU发现功能。
age-timer minutes ：TCP在发现PMTU后，重新进行探测的时间间隔。单位分钟，取值范围10-30。缺省值10。
age-timer infinite ：TCP在发现PMTU后，不重新探测。
按RFC1191的描述，TCP在发现PMTU后，隔一段时间可以使用更大的MSS来探测新的PMTU。这个时间间隔就是使用参数
age-timer 来指定。当设备发现的PMTU比TCP连接两端协商出来的MSS小时，设备就会按上述配置时间间隔，去尝试发现更大的PMTU。直到PMTU达到MS
[2]
S的值，或者用户停止这个定时器，这个探测过程才会停止。停止这个定时器，使用
age-timer infinite 参数。
使用no ip tcp path-mtu-discovery 命令关闭PMTU发现功能。
设置接口收发SYN报文的MSS选项值
当客户端发起一个TCP连接时，它通过TCP SYN报文中的MSS选项字段协商TCP报文数据载荷的最大值，客户端SYN报文的MSS值表示后续服务器端发送TCP报文数据载荷的最大值，反之同理。
如右图的拓扑，PC用http访问服务器可能会出现无法访问的情况。因为PC与服务器端建立的连接MSS协商的都会是1460，但1460的MSS无法通过R1和R2，R1和R2用隧道相连，MTU小于1500。
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这时可以通过在R2的（1）口和（2）口上配置如下命令，修改SYN报文中的MSS选项值。从而修改经过（1）口和（2）口的TCP连接协商的MSS值。
命令
作用
R (config-if)# ip tcp adjust-mss max-segment-size
设置接口收发SYN报文的MSS选项值。
单位为字节，取值范围500-1460。
使用no ip tcp adjust-mss 命令取消此项设置，则接口收发SYN报文时，不会修改报文的MSS选项值。
在接口上配置本命令会使得该接口接收或发送SYN报文的MSS选项都被改为接口上配置的MSS值。建议出口和入口配置相同的值。如果SYN报文的入口和出口配置了不同的MSS值，经过该设备后，SYN报文的MSS选项被改为这两个口配置值的较小者。
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TCP首部