OSI七层模型
一、什么是OSI七层模型
OSI七层模型：Open System Interconnection Reference Model，开放式系统互联通信参考模型，缩写为OSI,是由国际标准组织推出的,其实就是一大堆协议,OSI把整个通讯过程划分为七层,简称OSI七层模型。
OSI就是相当于计算机界的通用语言，只要按照osi的标准来通讯，就能够与全世界任何一台计算机通讯。
二、物理层
基于电子器件发送电流信号,根据电流的高低可以对应到数字0和1,也就是二进制数据
三、数据链路层
单纯的电信号0和1没有任何意义，必须规定电信号多少位一组，每组什么意思
3.1 以太网协议
以太网协议(Ethernet)工作在数据链路层,其规定了电信号分组方式,以及一组电信号应该包含哪些内容
Ethernet规定如下:
1. 一组电信号构成一个数据包，叫做‘帧’
2. 每一数据帧分成：报头head和数据data两部分
head包含：(固定18个字节)
1. 发送者／源地址，6个字节
2. 接收者／目标地址，6个字节
3. 数据类型(标签+以太类型)，6个字节data包含：(最短46字节，最长1500字节)
1. 数据包的具体内容head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送
3.2 mac地址
head中包含的源和目标地址指的是什么地址呢?
ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡，发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即mac地址
mac地址：每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址，长度为48位2进制，通常由12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号）
3.3 广播
有了mac地址，同一网络内的两台主机就可以通信了
ethernet采用最原始的方式，广播的方式进行通信，即计算机通信基本靠吼
3.3.1 广播的问题
如果这个网络中有100台电脑,大家都在同一时间都在互相通讯,那是什么情况,
相当于村头挂着100个大喇叭,大家都在使劲喊,结果是要听清楚说的什么内容非常费劲儿
回到计算机中,100台电脑都在那儿广播,传输速度一定是有限的,严重浪费了网络资源
所以,处在局域网中间的设备即交换机
3.3.2 交换机
交换机不仅负责让网络中的计算机能够互相通信,还要优化网络传输
如何优化呢?
当pc1想要与pc2通讯前
1.需要知道pc2的MAC地址,所以必须先将这个信息广播给所有的计算机,
2.这个信息必须先交给交换机,再由交换机广播出去,
3.pc2收到消息消息后发现目标MAC是自己,就回复数据给发送方,
4.而回复也必须先交给交换机,此时交换机就会记录pc2的MAC地址与网口号的对应关系存到自己的缓存中,
5.下一次在要给pc2发数据时从缓存中查找pc2的MAC地址,
6.如果找到了就直接单独给pc2发送,不在需要广播,
7.如果没有则重复之前的广播过程这一优化功能称之为自动学习功能
四、网络层
4.1 网络层的由来
有了ethernet、mac地址、广播的发送方式，世界上的计算机就可以彼此通信了
4.2 以太网通讯存在的问题
世界范围的互联网是由一个个彼此隔离的小的局域网组成的，如果所有的计算机都采用以太网的广播方式来寻找其他计算机，那么一台机器发送的包全世界都会收到，这就不仅仅是效率低的问题了，这会是一种灾难,(广播风暴就是这么产生的)
结论：必须找出一种方法来区分哪些计算机属于同一广播域，哪些不是，如果是就采用广播的方式发送，如果不是，就采用路由的方式（向不同广播域／子网分发数据包），mac地址是无法区分的，它只跟厂商有关;
网络层功能：引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址,网络地址到底长什么样,又是如何区分子网的?
4.3 ip协议
IP协议是工作在网络层的协议,全称:Internet Protocol Address,翻译为互联网协议地址
4.3.1 ip地址
1. ip协议定义的地址称之为ip地址，广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示
2. 范围0.0.0.0-255.255.255.255
3. 一个ip地址通常写成四段十进制数，例：192.168.10.1
4. 网络号：标识子网
5. 主机号：标识主机
ip 地址分类：
1. A类保留给政府机构 ( 1.0.0.0---126.0.0.0 )
2. B类分配给中等规模公司 ( 128.0.0.0---191.255.0.0 )
3. C类分配给任何需要的人 ( 192.168.0.1 - 192.168.255.254 )
4. D类用于组播
5. E类用于实验我们的电脑ip通常都是C类的,以192.168开头,正因为C类任何人都可以用
4.3.2 子网掩码
4.3.2.1 什么是子网掩码
子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。
它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。比如，IP地址172.16.10.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。
4.3.2.2 为什么要子网掩码
单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类，无法辨识一个ip所处的子网
例：192.168.10.1与192.168.10.2并不能确定二者处于同一子网,因为不清楚哪些位表示网络号,哪些表示主机号
4.3.2.3
知道”子网掩码”，我们就能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0），然后比较结果是否相同，如果是的话，就表明它们在同一个子网络中，否则就不是。
案例: 已知IP地址172.16.10.1和172.16.10.2的子网掩码都是255.255.255.0，请问它们是否在同一个子网络？两者与子网掩码分别进行AND运算，
172.16.10.1：10101100.00010000.00001010.000000001
255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000
AND运算得网络地址结果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0172.16.10.2：10101100.00010000.00001010.000000010
255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000
AND运算得网络地址结果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0
结果都是172.16.10.0，因此它们在同一个子网络。
4.3.3 ip数据包
ip数据包也分为head和data部分，无须为ip包定义单独的栏位，直接放入以太网包的data部分
head：长度为20到60字节
data：最长为65,515字节。
而以太网数据包的”数据”部分，最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过了1500字节，它就需要分割成几个以太网数据帧，分开发送了。
4.3.4 ARP协议
广播的方式发送数据包，获取目标主机的mac地址
五、传输层
5.1 传输层的由来
通过物理层建立链接通道
通过数据链路层的MAC,可以定位到某个局域网中的某台主机,
通过网络层的IP地址,子网掩码,可以定位到全球范围某一局域网下的某台主机问题： 一台计算机上是不可能只运行一个应用程序的,比如同时登陆qq和微信,那接收到的数据到底是交给微信还是qq呢?
答案： 端口号,端口是需要联网的应用程序与网卡关联的编号 ( 端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口)
5.2 传输层的功能
建立端口到端口的通信
可靠传输，TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。
TCP之所以可靠,是因为在传输数据前需要三次握手确认建立链接.
三次握手的过程实际上实在确认我发的你能收到,你发的我也能收到,从而保证数据传输的的可靠性,
链接是一个虚拟的概念,不实际存在,只要三次握手成功即表示连接建立成功!问题是三次握手时的确能保障数据传输是可靠的,那么握手后的数据要如何保证传输成功呢?
TCP协议要求在发送数据后,必须接收到对方的回复信息才能确认数据成功发送,如果一段时内没有收到回复信息,会自动重新发送,如果重试的次数过多则表示链接可能已经中断!四次挥手的目的是保证双方的数据传输已经全部完成,同样是为了保证数据的完整性
优点:能够保证数据传输是完整的
缺点:由于每次都需要传输确认信息,导致传输效率降低
场景:多用于必须保证数据完整性的场景,例如文本信息,支付信息等!
不可靠传输，”报头”部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。
UDP协议采取的方式与TCP完全不同,其根本不关心,对方是否收到数据,甚至不关心,对方的地址是否有效,只要将数据报发送到网络,便什么都不管了!
优点:由于不需要传输确认信息,所以传输效率高于TCP协议
缺点:传输数据可能不完整
场景:视频聊天,语音聊天等,不要求数据完整性,但是对传输速度要求较高
六、应用层
6.1 应用层的由来
用户使用的都是应用程序，均工作于应用层，互联网是开放的，大家都可以开发自己的应用程序，用什么样的数据格式来传输，就需要由应用程序开发者自己来制定
规定应用程序的数据格式
TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了”应用层”
