OSI 和 TCP/IP 之间的联系和区别
两种模型构图
OSI七层模型
OSI模型将网络通信划分为七个不同的层次，每一层都具有特定的功能，且每一层都向相邻的上层提供服务。让我们逐一解析这些层级。
1. 物理层
物理层（Physical Layer）负责实现设备之间的原始数据传输，换句话说，它涉及到电信号或者光信号等物理形式的数据传输。在这个层级上，信息仅仅是一个个电子信号，没有复杂的含义。
2. 数据链路层
数据链路层（Data Link Layer）构建在物理层之上，负责在相邻的节点间传输数据帧。它提供错误检测和纠正，以确保数据可靠地传输到目的地。
3. 网络层
网络层（Network Layer）管理数据包在整个网络中的运输，包括数据包的寻址和路由选择。这一层解决了如何在复杂网络结构中找到从源头到目的地的路径问题。
4. 传输层
传输层（Transport Layer）确保数据的正确传输。这一层提供了端到端的通信管理和错误恢复服务。
5. 会话层
会话层（Session Layer）负责在网络中的两节点之间建立、管理和终止连接。它就像是人际交往中的问候和告别，标志着交流的开始和结束。
6. 表示层
表示层（Presentation Layer）负责数据的翻译、加密和压缩，确保从一个系统发送的数据可以被另一个系统理解。正如塞缪尔·约翰逊在《英国诗人传记》中所说：“语言是智慧的衣裳。”（“Language is the dress of thought.”），在这一层中，数据被赋予了可以被理解的形式。
7. 应用层
应用层（Application Layer）是最接近用户的层，它为应用软件提供网络服务。这一层关注的是用户界面和高级协议，使用户能够通过网络进行有效的通信。
OSI模型的标准化目标
OSI模型旨在成为一个全球通用的网络通信标准。通过定义这些层，OSI模型促进了不同厂商设备之间的兼容性和互操作性，正如伊曼纽尔·康德在《纯粹理性批判》中所说：“不带有理性思考的经验是盲目的。”（“Experience without theory is blind.”）OSI模型提供了一个理论框架，使得不同的网络设备能够基于共同理解的原则来交流数据。
OSI模型的理论意义
虽然OSI模型在实际应用中并不如TCP/IP模型普遍，但它的理论价值在于提供了一个理解网络交互的全面框架。这个模型就像是一张详尽的地图，即使我们通常不会全部遵循，但它指明了每一个可能的路径和方法。在解决网络问题时，它可以帮助我们从不同的层次和角度来考虑解决方案。
在接下来的章节中，我们将更深入地探讨这些层次之间的互动以及它们如何集成在一起，确保数据的顺畅传输。
TCP/IP的四层结构
TCP/IP是一个Protocol Stack，包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNET、FTP、SMTP、ARP等许多协议
TCP/IP模型以其四层架构，映射了网络通信的基本步骤。每一层都承担了特定的职责，确保数据从一端顺畅地流向另一端。
1. 链路层（Link Layer）
链路层负责在网络设备之间的物理连接上发送和接收数据。这就像是人与人之间的握手，建立了基本的联系，但还未传达深层次的信息。
2. 网络层（Internet Layer）
网络层管理数据包在整个网络中的移动，包括寻址和路由。它就像邮递员，确保信件能够准确送达指定的地址。
3. 传输层（Transport Layer）
传输层确保数据的有效传输，它提供端到端的通信服务。这一层的作用可以比作电话通话中的对话管理，保证双方可以正确无误地交流信息。
4. 应用层（Application Layer）
应用层处理所有特定的应用程序细节，它让我们能够使用电子邮件、网页浏览器等工具。这就像人们使用不同的语言进行交流，每种语言都有其独特的语法和词汇。
在这四层的基础上，数据包从源头被创建，经过各层的封装、传输、解封装，最终到达目的地。
TCP/IP的设计哲学
TCP/IP的设计哲学源于对人类交流本质的深刻理解。正如柏拉图在《理想国》中所言：“知识本身是一种联结。”（Plato, “The Republic”）TCP/IP的设计反映了知识联结的理念，旨在通过标准化的方式，促进信息的*流通。
它不仅解决了技术上的通信问题，还体现了对效率和可靠性的深刻追求，正如人类社会中信任和理解的基石一般。
TCP/IP在实际中的应用
TCP/IP的实际应用广泛，它支撑起了整个互联网的数据传输。比如，当我们浏览网页时，实际上是在通过HTTP（超文本传输协议）在应用层发送请求，该请求通过TCP/IP协议栈传输，最终得到响应。
为了更直观地理解TCP/IP协议族的作用，我们可以通过下面的表格来总结每一层的关键职能：
| 层级 | 名称 | 关键职能 | 与人际交流的类比 |
|---|---|---|---|
| 1 | 链路层 | 物理传输数据 | 握手 |
| 2 | 网络层 | 寻址和路由 | 邮递系统 |
| 3 | 传输层 | 端到端通信管理 | 电话通话 |
| 4 | 应用层 | 特定应用服务 | 使用语言交流 |
从这个表格中，我们不难发现，每一层的功能都是为了实现上层的需要，正如在人际交流中，每一个动作和表情都服务于更深层次的沟通目的。TCP/IP的层次结构确保了信息传输的准确性和高效性，反映了人类沟通的基本原则。
TCP/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
TCP与UDP区别：
（面向连接网络协议：是指通信双方之间在进行通信之前要先建立连接。比如打电话，双方通话前需要先建立连接。等数据发送结束后，双方再断开连接。
无连接网络协议，是指通信双方不需要事先建立一条通信线路，而是把每个带有目的地址的包送到网络线路上，由系统自主选定路线进行传输。比如QQ发送信息。）
TCP面向连接的协议：TCP是面向连接的、可靠的进程到进程通信的协议。TCP提供全双工服务，即数据可在同一时间双向传输，每一个TCP都有发送缓存和接收缓存，用来临时存储数据。
UDP协议： 是无连接、不保证可靠性的传输层协议。发送端不关心发送的数据是否到达目标主机、数据是否出错等，收到数据的主机也不会告诉发送方是否收到了数据，它的可靠性由上层协议来保障。传输数据速度更快，效率更高
TCP特性：
1、工作在传输层
2、面向连接协议
3、全双工协议
4、半关闭
5、错误检查
6、将数据打包成段，排序
7、确认机制
8、数据恢复，重传
9、流量控制，滑动窗口
TCP格式：
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 （0-65535）
序列号： 表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。在TCP连接中所传送的字节流的每一个字节都会按顺序编号。由于序列号由32位表示，所以每2^32个字节，就会出现序列号回绕，再次从0 开始 无限循环
确认号：（ack）表示接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号。也就是告诉发送方：我希望你（指发送方）下次发送的数据的第一个字节数据的编号为此确认号：传输是否有问题？
数据偏移／首部长度：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
控制位
URG（紧急位） ：表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。后面的紧急指针字段（urgent pointer）只有当URG=1时才有效
ACK（确认位）： 表示是否前面确认号字段是否有效。只有当ACK=1时，前面的确认号字段才有效。TCP规定，连接建立后，ACK必须为1,带ACK标志的TCP报文段称为确认报文段
PSH（急切位）： 提示接收端应用程序应该立即从TCP接收缓冲区中读走数据，为接收后续数据腾出空间。如果为1，则表示对方应当立即把数据提交给上层应用，而不是缓存起来，如果应用程序不将接收到的数据读走，就会一直停留在TCP接收缓冲区中
RST（重置位）： 如果收到一个RST=1的报文，说明与主机的连接出现了严重错误（如主机崩溃），必须释放连接，然后再重新建立连接。或者说明上次发送给主机的数据有问题，主机拒绝响应，带RST标志的TCP报文段称为复位报文段
SYN（同步位）： 在建立连接时使用，用来同步序号。当SYN=1，ACK=0时，表示这是一个请求建立连接的报文段；当SYN=1，ACK=1时，表示对方同意建立连接。SYN=1，说明这是一个请求建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中SYN才置为1，带SYN标志的TCP报文段称为同步报文段
FIN（断开位）： 表示通知对方本端要关闭连接了，标记数据是否发送完毕。如果FIN=1，即告诉对方：“我的数据已经发送完毕，你可以释放连接了”，带FIN标志的TCP报文段称为结束报文段
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
传输层通过port号，确定应用层协议，范围0-65535
IANA互联网数字分配机构负责域名，数字资源，协议分配 端口，IP
0-1023：系统端口或特权端口(仅管理员可用) ，众所周知，永久的分配给固定的系统应用使用，22/tcp(ssh), 80/tcp(http), 443/tcp(https)
1024-49151：用户端口或注册端口，但要求并不严格，分配给程序注册为某应用使用，1433/tcp(SqlServer),1521/tcp(oracle),3306/tcp(mysql),11211/tcp/udp (memcached)
49152-65535：动态或私有端口，客户端随机使用端口，范围定义：/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range
linux 32768 60999
你打开一个游戏 系统会分配给你一个端口号
认为设置
tcp3次握手
tcp是面向连接的，就是说每次发送数据之前都要和对方建立一条可靠的连接，这个建立连接的过程分为3个步骤，就叫做三次握手
为什么握手是3次：数据1个来回算1次，PC1第一次发送给PC2到PC2发送给PC2算1次来回，又因为PC2回复给了PC1，所以PC1得再发1次报文，所以算是3次
细看，
断开连接的四次挥手：（提供一种，实际情况多种）
2倍确保服务端收到
有限状态机（扩展）：
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 （服务开启 http（进程） 80端口在帮进程 看着 有没有人找 http ）
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
TCP超时重传
异常网络状况下（开始出现超时或丢包），TCP控制数据传输以保证其承诺的可靠服务
TCP服务必须能够重传超时时间内未收到确认的TCP报文段。为此，TCP模块为每个TCP报文段都维护一
个重传定时器，该定时器在TCP报文段第一次被发送时启动。如果超时时间内未收到接收方的应答，
TCP模块将重传TCP报文段并重置定时器。至于下次重传的超时时间如何选择，以及最多执行多少次重
传，就是TCP的重传策略
特性：
工作在传输层
提供不可靠的网络访问
非面向连接协议
有限的错误检查
传输性能高
无数据恢复特性
telnet协议（明文）：
password方式
R1：
[R1]telnet server enable -----默认已经开启
[R1]user-interface vty 0 4----虚拟用户终端接口编号0~4；同时允许5个用户管理这台设备
[R1-ui-vty0-4]authentication-mode password
Please configure the login password (maximum length 16):123
[R1-ui-vty0-4]protocol inbound telnet -----默认配置
[R1-ui-vty0-4] user privilege level 15 ------设置权限
[R1]int g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.1.1 24
[R1-GigabitEthernet0/0/0]dis th
R2：
[R2]int g0/0/0
[R2-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.1.2 24
[R2-GigabitEthernet0/0/0]q
[R2]q
telnet 12.1.1.1----用户视图telnet
Press CTRL_] to quit telnet mode
Trying 12.1.1.1 ...
Connected to 12.1.1.1 ...
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