python之网络编程之OSI七层模型与tcp/udp三次握手四次挥手

依然范特西╮ 提交于 2019-12-20 07:36:27

1.客户端/服务端架构

    1.硬件c/s架构

     2.软件c/s架构 (b/s)

            互联网中处处是c/s架构

            客户端client《-----基于网络通信------》 server服务器

            浏览器客户端 browser《---基于网络通信-----》server

            浏览器是客户端(B/S架构也是C/S架构的一种)

       server端必须满足的条件:

            1.稳定运行(网络、硬件、操作系统、服务端应用软件),对外提供服务  (运维负责网络、硬件、操作系统 软件出现bug可以先甩锅给运维)

            2.服务端必须绑定一个固定的地址

 

2.什么是互联网

    两大要素

    1.底层的物理连接介质,是为了通信铺好道路

    2.一套统一的通信标准-----互联网通信协议

    如果把计算机看成分布于世界各地的人,那么连接两台计算机之间的internet实际上就是一系列统一的标准,

这些标准称之为互联网协议。

互联网的本质就是一系列的协议,总称为‘互联网协议’(Internet Protocol Suite)

互联网协议的功能:定义计算机如何接入internet,以及接入internet的计算机通信的标准。

 

3.osi七层模型

 
 

tcp/ip五层模型讲解

 

1.物理层功能:主要是基于电器特性发送高低电压(电信号),高电压对应数字1,低电压对应数字0

2.数据链路层:

    数据链路层由来: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

    数据链路层的功能:定义了电信号的分组方式

   以太网协议(ethernet)

            ethernet规定:

                    一组电信号构成一个数据包,叫做帧

                    每以数据帧分为:报头head和数据data两部分

                        head包含:(固定18个字节)

                            发送者/源地址,6个字节

                            接受者/目标地址,6个人字节

                            数据类型,6个字节

                        data包含:(最短46-1500字节)

                            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

             

            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)   

            广播:有了mac地址,同一网络内的两台主机就可以通信了(一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址)

                        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.网络层:

    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

            ip协议:规定网络地址的协议,2进制表示,范围0.0.0.0-255.255.255.255

                          IP地址分为两部分:网络部分:标识子网

                                                       主机部分:标识主机

           子网掩码:表示网络特性的一个参数 ,用来判断两个IP地址是否同一网段  

            

比如,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->172.16.10.0

 

172.16.10.2:10101100.00010000.00001010.000000010

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。

    ip数据包

        ip数据包分为head和data部分,直接放入以太网data部分

            head:长度为20到60字节

            data:最长为65515字节

      arp协议功能:广播的方式发送数据包,获取目标主机mac地址

        如果目标主机不在同一网段的,那arp获取的网关地址

        

协议工作方式:每台主机ip都是已知的

例如:主机172.16.10.10/24访问172.16.10.11/24

一:首先通过ip地址和子网掩码区分出自己所处的子网

场景	数据包地址
同一子网	目标主机mac,目标主机ip
不同子网	网关mac,目标主机ip
 

二:分析172.16.10.10/24与172.16.10.11/24处于同一网络(如果不是同一网络,那么下表中目标ip为172.16.10.1,通过arp获取的是网关的mac)

源mac	        目标mac	        源ip	                目标ip	                        数据部分
发送端主机	发送端mac	FF:FF:FF:FF:FF:FF	172.16.10.10/24	172.16.10.11/24	数据
 

 

三:这个包会以广播的方式在发送端所处的自网内传输,所有主机接收后拆开包,发现目标ip为自己的,就响应,返回自己的mac

4传输层

    传输层功能:建立端口到端口的通信,标识主机上的应用程序,端口即应用程序与网卡管理绑定

            端口范围:0-65535,0-1023为系统占用端口

    tcp协议:可靠传输,tcp数据包没有长度限制,理论上可以无限长,但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

    udp协议:不可靠传输,报头部分只有8字节,总长度不超过65535字节

            tcp三次握手,四次挥手

             

      三次握手:

            c客户端 s服务端

            1.客户端进入(syn-sent)请求状态,发送syn seq=x信息到s 。s此时处于(listen)监听,收到后进入(syn_rcvd)确认状态,并发送请求和回复(syn seq=y ack=x+1) 信息给c

            2.c收到后进入(enstablished)建立状态,此时c链接s通道建立成功,并回复(ack=y+1)回复信息给s

            3.s收到信息后进入(enstablished)建立状态,此时s链接c通道建立成功

     四次挥手:

            s服务器  c客户端

            1.服务器进入(fin_wait_1)主动断开模式并发送fin seq=x+2 ack=y+1信息给c ,c接收到进入close_wait(等待关闭状态)。并回复ack=x+3给s

            2.s收到后进入(fin_wait_2)被动断开模式,此时s到c的链接通道断开,等待c数据传输入完毕后,发起c到s断开链接请求

        3.c数据传输完毕后,进入(last_wait)最后请求关闭状态,并发送fin seq=y+1信息给s ,s收到后进入(time_wait)时间等待状态,并发送ack=y+2给c

        4.c收到信息后,c到s的链接通道关闭

5.应用层:规定应用程序的数据格式。

 

 

半连接池:占用内存空间,存储客户端同一时间发送的链接请求数(是一种排队机制)

总结:

    标识地址的方式

        mac找局域网的主机

        ip+mac就能标识全世界范围内独一无二的主机

        ip+mac+port就能标识全世界范围内独一无二的基于网络通信的应用软件

        url地址:标识全世界范围内独一无二的一个资源

 

 

 

 

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