OSI七层模型与TCP/IP四层模型

OSI七层模型

• 应用层（Application）
• 表示层（Presentation）
• 会话层（Session）
• 传输层（Transport）
• 网络层（Network）
• 数据链路层（Data Link）
• 物理层（Physical）

第 7 层应用层 (Application Layer)

主要功能： 针对特定应用的协议，如邮件协议、文件传输协议、远程登录协议(ssh)、网络请求协议(HTTP) 典型设备： 网关 典型协议、标准和应用： http(80)、ftp(20/21)、smtp(25)、pop3(110)、telnet(23)、dns(53)

第 6 层表示层 (Presentation Layer)

主要功能： 定义了数据的解码和编码，数据的加密和解密，数据的压缩和解压缩 典型设备： 网关 典型协议、标准和应用： ASCLL、PICT、TIFF、JPEG、 MIDI、MPEG

第 5 层会话层 (Session Layer)

主要功能： 建立、维护、管理应用程序之间的会话（如RPC协议） 典型设备： 网关 典型协议、标准和应用： RPC、SQL、NFS 、X WINDOWS、ASP

第 4 层传输层 (Transport Layer)

主要功能： 在网络层（如Mac地址和IP地址）的基础上，引入端口，以区别不同的计算机程序（如进程） 典型设备： 网关 典型协议、标准和应用： TCP、UDP、SPX

第 3 层网络层 (Network Layer)

主要功能： 定义与区分了不同的计算机地址，比如IP地址 典型设备： 路由器 典型协议、标准和应用： IP、IPX、APPLETALK、ICMP

第 2 层数据链接层 (Data Link Layer)

主要功能： 定义了物理层二级制数据的分组方式，如一段有意义的数据有多长，数据头从几位到几位，数据体几位到几位，有什么含义等 典型设备： 交换机、网桥、网卡 典型协议、标准和应用： 802.2、802.3ATM、HDLC、FRAME RELAY

第 1 层物理层 (Physical Layer)

主要功能： 利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输，即网线、电缆、无线电波等物理连接，这一层引入Mac地址，属于网卡设备的固有属性 典型设备： 集线器、中继器 典型协议、标准和应用： V.35、EIA/TIA-232

TCP/IP 协议族

常用协议

应用层： TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet 等等 传输层： TCP，UDP 网络层： IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP 数据链路层： SLIP，CSLIP，PPP，MTU

四层模型

TCP生命周期

三次握手

• 第一次握手： Client 将标志位 syn 设置为 1，随机产生一个 Number 值 seq=100，并将数据发送给 Server，Client 进入 SYN_SENT 状态，等待 Server 确认；
• 第二次握手： Server 收到数据包后 Client 设置的标志位 syn=1 知道 Client 要求建立连接，Server 将标志位 syn 和 ack 都置为 1，并且发送一个确认序号 ack=100+1，然后随机产生一个值 seq=130，并将该数据包发送给 CLient 以确认连接请求，Server 进入 SYN_RCVD 状态。
• 第三次握手： Client 收到确认后，检查 ack 状态是否为 100+1，ACK 是否为 1，如果正确则将标志位 ACK 置为 1，ack=130+1，并将该数据包发送给 Server，Server 检查 ack 是否为 130+1，ACK 是否为 1，如果正确则连接建立成功，Client 和 Server 进入 ESTABLISHED 状态，完成三次握手，随后 Client 与 Server 之间可以开始传输数据了。

一个完整的三次握手也就是请求 — 应答 — 再次确认

四次挥手

• 第一次挥手： Client 发送一个 FIN，用来关闭 Client 到 Server 的数据传送，Client 进入 FIN_WAIT_1 状态。
• 第二次挥手： Server 收到 FIN 后，发送一个 ACK 给 Client，确认序号为 ack=100+1（与 SYN 相同，一个 FIN 占用一个序号），Server 进入 CLOSE_WAIT 状态。
• 第三次挥手： Server 发送一个 FIN，用来关闭 Server 到 Client 的数据传送，Server 进入 LAST_ACK 状态。
• 第四次挥手： Client 收到 FIN 后，Client 进入 TIME_WAIT 状态，接着发送一个 ACK 给 Server，确认序号为 131+1，Server 进入 CLOSED 状态，完成四次挥手。

Q/A

1. 为什么建立连接是三次握手，而关闭连接却是四次挥手呢？

这是因为服务端在 LISTEN 状态下，收到建立连接请求的 SYN 报文后，把 ACK 和 SYN 放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，当收到对方的 FIN 报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即 close，也可以发送一些数据给对方后，再发送 FIN 报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方 ACK 和 FIN 一般都会分开发送。

2. 为什么建立连接要三次握手？

目的： 防止已经失效的连接请求到达服务端，创建无效的连接，浪费资源。 说明： 当客户端发出的第一个连接请求在网络上的某个节点被滞留了（网络会存在许多不可靠的因素），过一段时间后突然又到达了服务端，服务端误以为这是一个新的建立连接的请求，于是就会向客户端发出确认包并建立连接。 实际上客户端当前并没有发出创建连接的请求，就会丢弃服务端的确认包。而服务端却创建了连接并等待客户端发送数据，浪费了相关的资源。

3. SYN 攻击

在三次握手过程中，服务器发送SYN-ACK之后，收到客户端的ACK之前的 TCP 连接称为半连接 (half-open connect)。此时服务器处于 SYN_RECV 状态，当收到 ACK 后，服务器转入 ESTABLISHED 状态.

SYN 攻击就是：攻击客户端在短时间内伪造大量不存在的 IP 地址，向服务器不断地发送 SYN 包，服务器回复 ACK 确认包，并等待客户的确认从而建立连接。由于源地址是不存在的，不会再发送 ACK 确认包，所以服务器需要不断的重发直至超时，这些伪造的 SYN 包将长时间占用未连接队列，正常的 SYN 请求被丢弃，目标系统运行缓慢，严重者引起网络堵塞甚至系统瘫痪。

SYN 攻击是一个典型的 DDOS 攻击。检测 SYN 攻击非常的方便，当你在服务器上看到大量的半连接状态时，特别是源 IP 地址是随机的，基本上可以断定这是一次 SYN 攻击

4. 为什么 TIME_WAIT 状态需要经过 2MSL (最大报文段生存时间) 才能返回到 CLOSE 状态？

虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入 CLOSE 状态了，但是我们必须假象网络是不可靠的，有可以最后一个 ACK 丢失。所以 TIME_WAIT 状态就是用来重发可能丢失的 ACK 报文。