關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)，我這里主要是從OSI分層，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等相關(guān)的知識(shí)。

談?wù)剬?duì)OSI七層模型和TCP/IP四層模型的理解？

所謂七層模型和四層模型是前輩們?yōu)榱嗽鰪?qiáng)通用型和兼容性，設(shè)計(jì)出來的層次結(jié)構(gòu)，每一層都遵守一定的規(guī)則。

• 物理層：通過光纜，網(wǎng)線等物理方式把電腦連接起來，是傳遞比特流，并且規(guī)定了電平，速度，電纜針腳。
• 數(shù)據(jù)鏈路層：把比特流封裝成數(shù)據(jù)幀的格式，幀是數(shù)據(jù)鏈路層的傳送單位。電腦連接起來之后，數(shù)據(jù)都是經(jīng)過網(wǎng)卡傳輸，而網(wǎng)卡定義了世界唯一的mac地址，通過廣播的形式向局域網(wǎng)所有的電腦發(fā)送數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)中的mac地址和自身的進(jìn)行對(duì)比判斷是否發(fā)送給自己。數(shù)據(jù)鏈路層主要是幀編碼和誤差糾正控制。
• 網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層定義了IP協(xié)議和子網(wǎng)掩碼，通過對(duì)IP和子網(wǎng)掩碼進(jìn)行運(yùn)算能確定是否是通一個(gè)子網(wǎng)，通過路由器和交換機(jī)進(jìn)行傳輸。網(wǎng)絡(luò)層具有尋址和路由選擇，連接的建立，保持，終止等功能。
• 傳輸層：傳輸層是端到端的連接，為了確定數(shù)據(jù)包是從哪個(gè)進(jìn)程發(fā)送過來的，就需要端口號(hào)，通過端口來建立通信，比如TCP和UDP屬于這一層的協(xié)議。
• 會(huì)話層：負(fù)責(zé)建立，管理，斷開表示層實(shí)體間的通信會(huì)話。
• 表示層：服務(wù)于應(yīng)用層數(shù)據(jù)編碼和轉(zhuǎn)換功能，保證一個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用層數(shù)據(jù)發(fā)送到另外一個(gè)應(yīng)用層能識(shí)別。
• 應(yīng)用層：最靠近用戶的一層，是為計(jì)算機(jī)用戶提供應(yīng)用接口，最終供用戶的能理解使用的一層。

TCP/IP模型是四層，對(duì)于OSI的模型簡(jiǎn)化：

• 網(wǎng)絡(luò)接口層，也叫網(wǎng)絡(luò)訪問層，包含OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，把電腦連接起來。
• 網(wǎng)絡(luò)層，也叫做IP層，處理IP數(shù)據(jù)包的傳輸、路由，建立主機(jī)間的通信。
• 傳輸層，為兩臺(tái)主機(jī)設(shè)備提供端到端的通信。
• 應(yīng)用層，包含OSI的會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層，提供了一些常用的協(xié)議規(guī)范，比如FTP、SMPT、HTTP等。

OSI模型總結(jié)

物理層通過物理手段把電腦連接起來，數(shù)據(jù)鏈路層是對(duì)比特流的封裝編碼，網(wǎng)絡(luò)層來建立主機(jī)對(duì)主機(jī)的通信，傳輸層建立端口到端口的通信，表示層處理數(shù)據(jù)編碼和轉(zhuǎn)換，應(yīng)用層最終負(fù)責(zé)建立連接，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，呈現(xiàn)給用戶。

在OSI七層參考模型中，每一層都有哪些協(xié)議？

• 物理層協(xié)議有：EIA/TIA-232， EIA/TIA-499，V.35， V.24，RJ45， Ethernet， 802.3，F(xiàn)DDI
• 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議有：Frame Relay，HDLC，PPP， IEEE 802.3/802.2
• 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議有：IP，IPX，AppleTalk DDP
• 傳輸層協(xié)議有：TCP，UDP
• 會(huì)話層協(xié)議有：RPC，SQL，NFS，NetBIOS，names，AppleTalk
• 表示層協(xié)議有：TIFF，GIF，JPEG，PICT，ASCII，EBCDIC，encryption
• 應(yīng)用層協(xié)議有：FTP，WWW，Telnet，NFS，SMTP，Gateway，SNMP

如何知道兩臺(tái)機(jī)器是否相通？

判斷兩臺(tái)機(jī)器是否相通，我們從上面的OSI模型中能知道在IP層實(shí)現(xiàn)就行了，IP層是實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)機(jī)器的通信，關(guān)于IP層我們從上面也知道有IP協(xié)議，IPX協(xié)議等，其實(shí)我們只要能知道實(shí)現(xiàn)IP層協(xié)議的一些命令就能知道如何通過命令知道兩臺(tái)機(jī)器是否相通。

如何知道兩臺(tái)機(jī)器是否相通，我們可以通過ping或者traceroute命令，ping和traceroute命令基于ICMP協(xié)議實(shí)現(xiàn)。下面我們來分析一下ping和traceroute命令以及ICMP協(xié)議。

ping命令：。它是基于網(wǎng)絡(luò)層、通過發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包來檢測(cè)兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間的連接狀況。當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障的時(shí)候，我們就可以用ping命令來預(yù)估故障點(diǎn)，如果ping命令沒有成功，那么就該考慮硬件連接是否出錯(cuò)，比如網(wǎng)卡設(shè)置是否正確、比如網(wǎng)線是否連通，再考慮IP地址設(shè)置是否正確。也可以用于數(shù)據(jù)包一去一回所需耗的時(shí)間。使用命令：Ping IP地址。

ping命令就會(huì)將目的服務(wù)器的 IP 地址，數(shù)據(jù)大小，往返花費(fèi)的時(shí)間打印到屏幕上。如下圖：

traceroute命令：traceroute命令是一款充分利用 ICMP 差錯(cuò)報(bào)文類型的應(yīng)用，其主要用作追蹤路由信息。它的實(shí)現(xiàn)是利用從每個(gè)機(jī)器節(jié)點(diǎn)之間的IP報(bào)的TTL從1開始遞增同時(shí)發(fā)送UDP包，當(dāng)出錯(cuò)則接受ICMP包的超時(shí)錯(cuò)誤信息。

我們參考下圖，就能清楚的描述 traceroute 的整個(gè)過程。

tracerouter發(fā)UDP，為啥出錯(cuò)會(huì)回ICMP？正常情況下，協(xié)議棧能正常走到UDP，當(dāng)然正常返回UDP。但是，你主機(jī)不可達(dá)，是IP層的（還沒到UDP）。IP層，當(dāng)然只知道回ICMP。

ICMP協(xié)議

ICMP是 Internet Control Message Protocol 的縮寫，即互聯(lián)網(wǎng)控制消息協(xié)議。它是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議族的核心協(xié)議之一。它是IP層中發(fā)送控制消息，提供可能發(fā)生在通信環(huán)境中的各種問題反饋，通過這些信息，使網(wǎng)絡(luò)管理者可以對(duì)所發(fā)送的問題作出診斷，從而采取適當(dāng)措施來解決問題。

ICMP本身是網(wǎng)絡(luò)層的一個(gè)協(xié)議，但是它的報(bào)文不是直接傳送給數(shù)據(jù)鏈路層，而是要封裝IP數(shù)據(jù)包，然后再傳送給數(shù)據(jù)鏈路層。ICMP的差錯(cuò)和控制信息傳輸只是要解決IP可能出現(xiàn)的不可靠問題，它不能獨(dú)立于IP而單獨(dú)存在，因此應(yīng)該把它視為IP的一個(gè)部分，歸于IP體系。

ICMP協(xié)議報(bào)文

協(xié)議報(bào)文

ICMP報(bào)文中各字段含義如下：

• 類型：占1字節(jié)，表示ICMP消息的類型。
• 代碼：占l字節(jié)，進(jìn)一步劃分ICMP消息的子類型，如對(duì)類型3（目的不可達(dá)）又細(xì)分為目的網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)（代碼0）、目的主機(jī)不可達(dá)（代碼2）、目的協(xié)議不可達(dá)（代碼3）、目的端口不可達(dá)（代碼4）等。
• 校驗(yàn)和：占2字節(jié)，對(duì)ICMP報(bào)文首部和數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。
• 第4個(gè)字段：占4字節(jié)，內(nèi)容取決于ICMP報(bào)文的類型，有的類型不定義該字段。
• 數(shù)據(jù)部分：內(nèi)容和長(zhǎng)度取決于ICMP報(bào)文的類型。

ICMP消息的類型分為查詢報(bào)文，差錯(cuò)控制報(bào)文：

ICMP報(bào)文類型 | 類型的值 | 說明
查詢報(bào)文 | 8 | 回應(yīng)請(qǐng)求
查詢報(bào)文 | 0 | 應(yīng)答報(bào)文
查詢報(bào)文 | 13 | 時(shí)間戳請(qǐng)求
查詢報(bào)文 | 14 | 應(yīng)答報(bào)文
查詢報(bào)文 | 17 | 子網(wǎng)掩碼請(qǐng)求
查詢報(bào)文 | 18 | 應(yīng)答報(bào)文
查詢報(bào)文 | 10 | 路由查詢
查詢報(bào)文 | 9 | 通告報(bào)文
差錯(cuò)控制報(bào)文 | 3 | 目標(biāo)不可達(dá)
差錯(cuò)控制報(bào)文 | 4 | 源端控制
差錯(cuò)控制報(bào)文 | 5 | 重定向
差錯(cuò)控制報(bào)文 | 11 | 超時(shí)
差錯(cuò)控制報(bào)文 | 12 | 報(bào)文參數(shù)出錯(cuò)

ICMP代碼類型：

代碼 | 含義
0 | 目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)
1 | 目標(biāo)主機(jī)不可達(dá)
2 | 目標(biāo)協(xié)議不可達(dá)
3 | 目標(biāo)端口不可達(dá)
4 | 需要分段且已設(shè)置DF
5 | 源路由失敗
6 | 目的網(wǎng)絡(luò)未知
7 | 目的主機(jī)未知
8 | 源主機(jī)被隔離
9 | 目的網(wǎng)絡(luò)被強(qiáng)制禁止
10 | 目的主機(jī)被強(qiáng)制禁止
11 | 網(wǎng)絡(luò)不能達(dá)到指定的服務(wù)類型
12 | 主機(jī)不能達(dá)到指定的服務(wù)類型
13 | 因管理結(jié)構(gòu)的主機(jī)設(shè)置了過濾器而不可達(dá)
14 | 因主機(jī)所設(shè)置的優(yōu)先級(jí)收到破壞而不可達(dá)
15 | 因優(yōu)先級(jí)被刪除而使主機(jī)不可達(dá)

了解了ICMP協(xié)議的報(bào)文了，我們來看下ping命令實(shí)現(xiàn)的ICMP協(xié)議的整個(gè)傳輸流程。ICMP 是 IP 的上層協(xié)議，但是ICMP也分擔(dān)了IP的一部分功能。下面展示了ICMP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)的圖解。

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