OSI与TCP/IP异同

OSI模型(Open Systems Interconnection)和TCP/IP模型(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)是用于描述网络通信的分层架构模型。虽然两者目标相似,都用来解释网络如何传输数据,但它们在设计理念、分层方式和实际应用上有显著的异同。
相同点
  1. 分层结构
      • 两者都采用分层架构,将复杂的网络通信过程分解为多个功能独立的层。
      • 每一层为其上一层提供服务,并从下一层接受服务。
  1. 功能类似
      • 两个模型中对应的层在功能上相似,例如都包含用于路由、传输控制和应用通信的层。
  1. 目标一致
      • 两者都旨在标准化网络通信,使得不同的设备和协议能够互操作。
不同点
特点 OSI TCP/IP
notion image
7层 vs 4层
理论 vs 实践
划分细致 vs 划分简化
关注理论完整 vs 关注效率
教学标准 vs 用于实际
层级对应关系
虽然两者分层不同,但功能上有对应关系:
  • 物理层 + 数据链路层(OSI) ≈ 网络接口层(TCP/IP)
    • 管理硬件和数据帧传输。
  • 网络层(OSI) ≈ 网络层(TCP/IP)
    • 管理路由和IP地址。
  • 传输层(OSI) ≈ 传输层(TCP/IP)
    • 提供端到端的通信控制(如TCP、UDP)。
  • 会话层 + 表示层 + 应用层(OSI) ≈ 应用层(TCP/IP)
    • 负责数据表示、会话控制和用户接口。
总结
OSI模型理论体系完整,适用于学习和理解网络架构;TCP/IP模型基于实践,更简单高效,已经成为互联网的实际标准。两者相辅相成,OSI模型为TCP/IP提供了理论基础,而TCP/IP在实际应用中推动了网络技术的发展。
 

名词解释

CHAP → 属于PPP, 挑战握手认证协议 三次握手, 多次挑战
 
ICMP → 因特网控制报文协议 / 网际控制报文协议 错误报告, 网络诊断, 状态查询
 
HTML → 超文本标记语言, 是构建网页和Web应用程序的基础语言,用于描述网页内容的结构。
 
水平分割 → 路由器从某个接⼝接收到的更新信息不允许再从这个接⼝发回去
 
路由中毒 → 路由信息在路由表中失效的时候,把该表项的的度量值设为⽆穷⼤
 
NAT → 属于 传输层, 网络地址转换, 用于在多个设备通过一个共享的公网IP地址访问互联网时,完成私有网络和公共网络之间的地址转换, 主要解决IP地址不足和提供一定程度的网络安全。
 
PPP → 属于数据链路层, PPP(点对点协议)是一种用于点对点链路的通信协议,常用于通过串行链路(如拨号网络、DSL、专线等)连接网络设备。它支持传输多种协议(如IP、IPX等),是早期互联网连接的重要协议之一。
 
RARP →反向地址解析协议,用于从数据链路层地址(MAC地址)获取IP地址。它是ARP(地址解析协议)的反向操作:ARP通过IP地址获取MAC地址,而RARP则是通过MAC地址获取IP地址。
 
OSI → Open System Interconnect Reference Model, 开放式系统互联参考模型, 用于描述和规范网络通信的结构和功能。OSI 模型通过分层的方式,将网络通信过程划分为多个功能独立的层级,帮助开发者、工程师和标准制定者设计和理解网络系统。
 
TDM → Time Division Multiplexing, 时分复用, 是一种将多路信号通过时间分割的方法,共享同一通信信道的技术。
 
ADSL → 非对称数字用户线 Asymmetric Digital Subscriber Line, 对模拟电话数据线进行改造, 使其能承受宽带业务. 上行和下行带宽不对等, 自适应速率
 
IGMP → IGMPInternet Group Management Protocol(互联网组管理协议)的缩写,是一种用于管理IP组播(IP Multicast)通信的协议。它允许主机和路由器在网络中相互通告,告知路由器哪些主机属于哪些组播组,从而使组播数据能够正确地传输到接收者。
 
PDU → 协议数据单元, 指对等层次之间传递的数据单位
 
DNS → 域名系统,因特网上作为域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库。
 
STP(Spanning Tree Protocol)→ 生成树协议,该协议可应用于在网络中建立树形拓扑,消除网络中的环路,并且可以通过一定的方法实现路径冗余,但不是一定可以实现路径冗余。
 
PING → Packet InterNet Groper

静态路由优点

更快的收敛速度, 不占用带宽, 更安全
不包括: 不消耗CPU
 

RIPv2特点

以下是RIPv2的特点,其中符合的选项为:
A. 与RIPv1相同的最大跳数
C. 无类
D. 低默认管理距离
解释:
  1. A. 与RIPv1相同的最大跳数
  • RIPv2和RIPv1的最大跳数限制相同,均为 15跳。超过15跳的路由被视为不可达。
  1. B. 广播更新(不符合)
  • RIPv2 使用 多播地址(224.0.0.9) 来发送更新,而不是像RIPv1那样的广播地址。
  • 这一改进降低了对非路由设备的影响。
  1. C. 无类
  • RIPv2 是无类路由协议,支持 CIDR(无类别域间路由)VLSM(可变长度子网掩码)。相比RIPv1的有类路由特性,这是一个重要的增强。
  1. D. 低默认管理距离
  • RIPv2的默认管理距离为 120,与RIPv1一致。
  1. E. 不发送子网掩码(不符合)
  • RIPv2 支持发送子网掩码信息,这是它支持无类路由的关键特性。而RIPv1不发送子网掩码信息。
 

UTP优缺点

和其他双绞线速率相同, 更便宜, 容易安装
缺点: 受限于距离, 远距离传输需要借助中继器
 

直通线, 交叉线, 翻转线

  • 直通 → 不同设备正常通信
  • 交叉 → 同种设备
  • 翻转 → 配置
 

TCP握手挥手

💡
Seq各自初始化, 迭代
Ack是对方的Seq+1
TCP(传输控制协议)通过三次握手建立连接,通过四次挥手中止连接。这些过程中的报文段流如下:
一、TCP建立连接:三次握手
三次握手是一个确保客户端和服务器之间可以可靠通信的过程。
  1. 第一步:SYN(同步)
  • 客户端向服务器发送一个SYN标志位为1的报文段,表示希望建立连接,并随机生成一个初始序列号(Seq = x)。
  • 报文段结构:
SYN = 1, Seq = x
  1. 第二步:SYN-ACK(同步确认)
  • 服务器收到SYN后,回复一个SYN标志位和ACK标志位都为1的报文段。
  • 服务器确认客户端的SYN(Ack = x + 1),并生成自己的初始序列号(Seq = y)。
  • 报文段结构:
SYN = 1, ACK = 1, Seq = y, Ack = x + 1
  1. 第三步:ACK(确认)
  • 客户端收到SYN-ACK后,发送一个ACK标志位为1的报文段,确认服务器的SYN(Ack = y + 1)。
  • 报文段结构:
ACK = 1, Seq = x + 1, Ack = y + 1
三次握手完成后:
  • 客户端和服务器进入连接已建立(ESTABLISHED)状态
  • 通信双方都确认了对方的接收能力和初始化参数。
二、TCP中止连接:四次挥手
四次挥手用于可靠地终止TCP连接,确保双方的数据传输完成。
  1. 第一步:FIN(终止)
  • 主动关闭方(通常是客户端)发送FIN标志位为1的报文段,表示不再发送数据,但仍可接收数据(Seq = u)。
  • 报文段结构:
FIN = 1, Seq = u
  1. 第二步:ACK(确认)
  • 被动关闭方(通常是服务器)收到FIN后,回复一个ACK标志位为1的报文段,确认FIN(Ack = u + 1)。
  • 报文段结构:
ACK = 1, Seq = v, Ack = u + 1
  1. 第三步:FIN(终止)
  • 被动关闭方准备好关闭连接后,发送FIN标志位为1的报文段(Seq = w)。
  • 报文段结构:
FIN = 1, Seq = w
  1. 第四步:ACK(确认)
  • 主动关闭方收到FIN后,发送ACK标志位为1的报文段,确认被动关闭方的FIN(Ack = w + 1)。
  • 报文段结构:
ACK = 1, Seq = u + 1, Ack = w + 1
四次挥手完成后:
  • 主动关闭方进入TIME_WAIT状态,持续一段时间以确保最后的ACK被对方接收到。
  • 被动关闭方直接进入CLOSED状态,释放连接。
图解对比
三次握手过程:
Client:   SYN -------->
Server:            <-------- SYN + ACK
Client:   ACK -------->
四次挥手过程:
Client:   FIN -------->
Server:            <-------- ACK
Server:   <-------- FIN
Client:   ACK -------->
关键点
  • 三次握手确保连接的双向可达性和初始序列号同步。
  • 四次挥手确保双方都完成数据发送,避免连接中止时数据丢失。
  • TIME_WAIT状态的存在是为了处理延迟或丢失的报文段。
 

交换策略

  1. cut-through → 读完首部立即开始转发
  1. Fragment-free → 读完大部分(截至检错码)开始转发
  1. Store and forward → 全部读完才开始转发
 

DVP和LSP

DVP定期向所有有效接口发送完整的路由表
LSP向网络中所有其他路由器发送自身的链路状态
 

路由器

ROM中存有IOS的简单拷贝
如果没有启动配置文件就进入启动配置环节
启动配置文件用NVRAM存储
IOS用闪存FLASH存储
 

PPP, PAP和CHAP

  • PAP → 服务器要求客户提供密码
  • CHAP → 每个路由器必须知道密码
 

路由聚合

连续的子网网段汇总成一个网段, 通过路由公告上报
 

其他

端⼝号的范围(0到65535)(16位, ~ )
 
802.11b (WLAN协议) 的最⼤速率(11Mbps), 使用5GHz频段
WLAN可以给予线缆局域网运行, 例如可以使用以太网作为主干
以太网核心协议 → 802.3, 是描述物理层和数据链路层的MAC子层的实现方法
notion image
 
根桥所有的端口都是指定端口
 
传输层和数据链路层都有流量控制
 
静态路由配置: ip route [目的地址] [下一跳地址] [管理距离]
优先级默认最高, 即新加入的先判断
 
100BASETX → 非屏蔽双绞线UTP的一种
 
点对点网络的OSPF → 使用224.0.0.5作为Hello的多播地址
多路访问网络中, DR/BDR使用224.0.0.6(更特殊), 其他使用224.0.0.5(更通用)
先有.5, 再有.6
 
指定端口既存在与根桥上也存在于非根桥上,对于根桥来说每个端口都为指定端口。对于非根桥来说,需要与根桥通讯的端口被选为指定端口
 
FTP服务要有两个端口。21端口负责发起和建立双方的连接,20负责传输数据。
TELNET → 23
Web → 80 / 8080
DNS → 53
 
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