前端面试题之计算机网络篇 OSI七层网络参考模型

news2024/10/6 14:29:13

互联网数据传输原理 ｜OSI七层网络参考模型

OSI七层网络参考模型
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   应用层：产生网络流量的程序
   
   表示层：传输之前是否进行加密或者压缩处理

   会话层：查看会话，查木马  netstat-n

   传输层：可靠传输、流量控制、不可靠传输

   网络层：负责选择最佳路径、规划ip地址

   数据链路层：帧的开始和结束、透明传输、差错校验

   物理层：接口标准、电器标准、如何更快传输数据

​ 需求：我们在家里计算机访问百度

1.物理层：需要网线，网卡

2.数据链路层：设备是网卡和交换机，我们访问出去时需要经过局域网交换机，而经过局域网交换机需要通过物理地址寻址MAC

3.网络层：我们的电脑和百度服务器之间在不同的网络，所以不同网络之间的路径选择需要通过IP地址来决定

4.传输层：传输时，需要遵守一定的协议（TCP稳定，UDP速度快）和协议的端口号来传输

5.会话层：建立连接到断开连接整个完整的过程需要会话层去控制

6.表示层：负责将我们的数据①翻译为二进制数据加密–②压缩（为了传输速度）–③百度服务器进行解压缩–④解译解密

7.应用层：经表示层翻译后，在我们的计算机可以进行输入，交互的界面（终端）中表现出来

所以不同网络之间的路径选择需要通过IP地址来决定

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应用层是最接近用户那一层
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1.物理层

实际上的物理连通是需要物理层的
物理层就是把比特用不同的媒介传输出去，可以用电，用光或者其他形式的电磁波来表示和传输信号，

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数据从网络接口出去以后
会经过不同的网络拓扑
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并不是一条线走到底，需要中继器和集线器这样的设备
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但还是不够

2.数据链路层

信号要去到那台设备是需要定向的，因此需要高一点的网络模型，所以在数据链路层这里，比特会被封装成帧，帧就是这一层表示数据的特殊名字
封装的时候加上MAC地址 ----也就是物理地址

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封装的时候加上MAC地址 ----也就是物理地址
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为了可以通过mac地址对不同设备进行数据的传输
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发送端发送数据的时候，交换机就知道了发送端的MAC地址，如果此时交换机也知道接收端的MAC地址，就可以把数据直接发送过去
物理地址就是这样一跳一跳地进行传统
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另外因为物理层在传输0和1的时候，可能0变成1,1变成0，会进行差错检测，以及一定的差错纠正，另外设备之间的传输能力以及接收能力也是问题
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可能一边喷水式传输，一边夹缝式接收，因此需要流控制来避免这种不对称
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我们知道互联网是一张大网，如果用mac物理地址来作为唯一的寻址方法是不科学的

3.网络层

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比如我和你买了一个厂出的网卡，差别就只有一个字母，但是距离位置十分遥远，物理地址就会很难做出快速定位

相当于我有你的名字，但我不知道你在哪里，找不到你，
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因此需要IP地址来进行寻址和路由选择，IP这样的逻辑地址就是实现端到端的基础，而不是物理地址那样跳到跳传输在这里插入图片描述
说到路由选择，也就是路由器也是网路层的核心

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包就是网络层里数据的名字，在封装为第二层的帧之前就是包，路由器根据包里的IP地址进行路由转发，地址管理和路由选择就是这一层的核心
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4.传输层

虽然有MAC和IP地址可以抵达对方主机，但是对方主机可能运行着无数多个软件进程，
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假设我用谷歌和火狐浏览器同时登录网站，如何让数据去到指定的软件服务器上，就需要用到端口号作为地址来定位了，比如客户端这里生成不同的端口号，即时同时访问HTTP端口80也是没问题的，根据不同的源端口号来作出响应就可以了,所以传输层（运输层）在网络层的端到端基础上，实现了服务进程到服务进程的传输

，
段就是传输层里的数据的名字，在封装为三包之前就是段
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传输层管理两个节点之间数据的传输，负责可靠传输（TCP协议）和不可靠传输（UDP协议）
可靠传输（TCP协议）：允许把字节流变成多份段，而不是整个字节数据完整发送出去，

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传输层还有流量控制来确保传输速度，在加上错误控制来进行数据完整的接收
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5.会话层

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不用每次都输入账号和密码，当然网站服务会管理和控制登录状态，会话层还负责同步服务
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再次登录账号的时候
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6.表示层

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表示层负责这样的转换，也就是编码和解码，数据往往还是需要加密。
比如说HTTPS（SSL/TLS）就会对我们的数据进行加密和解密
另外我们也会对文件进行瘦身—压缩 ，压缩也是这一层负责的

7.应用层

应用层，表示层和会话层的数据统称为应用数据，或者应用负载，也可以叫上层数据或者报文
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地址来说，有端口号，IP逻辑地址和MAC物理地址
就传输功能来讲，有服务进程和服务进程，端到端，跳到跳
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了解各层作用，现在可以把全部进行关联起来

  1. 客户端要发送数据，也就是报文
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  2. 报文来到了传输层，加上端口号，封装成段
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  3. 段来到了网络层，加上IP地址（源IP+目标IP地址），封装成包（这里的包是含有目标IP地址的，知道数据要发送到哪里，但因为目标IP地址不是同一个网络下的，要发送到其它的网络，就需要经过默认网关）
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  4. 现在出现了一个问题，客户端最初不知道默认网关的MAC地址，没有办法封装成帧，
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这个时候就可以用ARP协议进行广播，找到网关的IP对应的MAC地址，把包封装成帧，
源MAC地址填写自己的，目标MAC地址填广播地址
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假设当前网络有个二层交换机，这个交换机只需要记录下不同的接口对应的MAC地址就好了

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交换机收到广播后就帮忙发送出去，人手一份，
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所以默认网关收到消息后，查看了帧，发现了发送端的MAC地址，再解封发现包里面的IP地址，就会把客户端MAC地址和IP地址关联为一台主机，
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同时默认网关会把自己的IP地址放入包里，再结合自己的MAC地址封装成帧，
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默认网关就这样做出响应，这样原路返回，发送端就知道默认网关的MAC地址了。
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现在就可以封装成帧，并且发送数据，
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比特流到了默认网关的时候，解封为帧发现是发送给自己的，
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在解封为包查看到目标IP地址是在另一个网络中的，就会进行路由转发，最终到达了目的网络。

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如果目标的网关知道目标IP地址和MAC地址是那台主机，封装成帧就可以直接发送过去了，

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如果不知道也还可以用ARP喊下街就好。目标主机收到包确定是自己的IP地址以后，解封查看端就可以发现源和目标端口号，用目标端口号给定指定的应用程序，

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应用程序处理好后，就可以按照源的信息作出响应，回去的原理也是一样的

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