OSI七层模型、交换机、路由器等网络基础概念

OSI（Open System Interconnection）七层参考模型

OSI参考模型将网络通信的过程分为七个不同的层次，这个分层模型让我们在进行网络信道的搭建（包括物理设备以及通信协议的设计）以及学习时有一个规范的参考，以免出现大家的设计都大不相同导致各自网络难以互联的现象的出现。

此模型仅供参考，协议开发时并不需要严格地遵守它，实际工程中大多使用的TCP/IP模型。

应用层（Application layer，第7层）

抽象语言的键入和输出，用户能够看到的。 将抽象语言转换为编码

协议：HTTP、SMTP、FTP、Telnet

表示层（Presentation layer，第6层）

将编码转换为二进制，进行编码/解码工作；表示层同时进行用来保护数据的加密与解密等操作。

协议：ASCII、MPEG等

会话层（Session layer，第5层）

管理两台计算机之间的对话（会话），负责在所有通信设备之间建立、管理和终止会话连接。区分程序内的各个会话

协议：NetBIOS等

传输层（Transport layer，第4层）

为较低层提供可靠的数据传输服务，提供了面向连接（TCP）和无连接的网络协议（UDP），提供端口号，进行数据分段（受MTU限制）；某些防火墙和代理服务器也工作在这一层

协议：TCP、UDP等

网络层（Network layer，第3层）

负责数据在物理网络中的路由转发，网络主机的逻辑寻址；提供了Internet 协议（Internet protocol）；路由器工作在网络层，网络层为路由器诞生，为路由器服务；

协议：IP、IPX

数据链路层（Data link layer，第2层）= LLC + MAC（介质访问控制层）

提供了通过物理网络传输数据的方法，例如通过MAC地址寻找确定物理设备；交换机和网桥工作在数据链路层；本层又可分为LLC和MAC。

协议：Ethernet等

物理层

定义了所有使用的网络硬件设备的物理和电气特性，将数字信号转换成模拟信号传输，并反过来将接受的模拟信号转换回数字信号。

上三层，都和应用程序有关，应用程序处理数据的层面—》统称为应用层

下四层，传输数据，负责数据的传递和转发—》被称为数据流层

网线的最佳传输距离是100m 超过这个距离有可能可以传输成功但是越远，丢包率就会不断上升，100m是一个很安全的距离。

加中继器（放大器）增加传输距离

但是：

不可以无限增长，会失真

最多加5段，也就是4个中继器

有限延长

网络结构：

该情况下增加网络节点使用集线器HUB（实际工程中已淘汰）

原理即为一个多接口的中继器（放大器）

集线器环境下搭建起的网络出现的问题：

使用MAC地址，2层，用二进制表示（表示层之下一定为二进制）

由48位二进制构成 – 16进制标识，全球唯一，在设备出厂时烧入芯片

CSMA/CD 载波侦听多路访问/冲突检测 — 排队

安全和延时问题在集线器环境下暂时不能解决

基于以上要求，出现了交换机，代替网桥的一个升级设备

交换机工作在介质访问控制层，将电流与二进制间进行识别转换；

交换机的工作过程：

数据电流进入交换机后，交换机先将其识别为二层二进制，之后识别数据帧中的源MAC地址，记录到本地的MAC地址表中，（MAC表中记录各个MAC对应的接口），之后再关注数据帧中的目标MAC地址，再查询本地MAC表中是否有其记录，若存在记录，仅基于记录的接口唯一转发（单播）；若没有记录将进行洪泛；

洪泛：出流量的进入口外，其他所有接口复制转出

路由器：

逻辑地址，由32位二进制构成，点分十进制来表示

32位二进制，一般每八位分段，总共四段，每段转换为十进制进行标识，实际上是没有分开的连续二进制。

eg：192.168.1.1

IP地址是由网络位与主机位共同组成：网络位对应洪泛范围，主机位标识范围内唯一

每个IP地址后均会携带一个子网掩码，用于区分IP地址中的网络位和主机位

eg：

192.168.1.1

192.168.2.1

子网掩码：

255.255.0.0 // 在一个洪泛范围

255.255.255.0 // 不在一个洪泛范围

规则：对应为1的是网络位，0是主机位

最大传输单元 -》 默认1500字节