今天是計算機網絡總結的最后一節，主要是講OSI七層模型相關的知識點，還有就是面試過程中會遇到的一些問題進行了匯總，這章內容算是計算機網絡的全集了，相信有了這篇文章，大家的復習過程中就一定會提高效率。

大家都知道在面試過程中，不管是校招還是社招，計算機網絡肯定是必考項，如果準備的不夠充分，后果可想而知，。能看到這篇文章的，我相信不是學弟學妹，就是剛參加工作不久的，一是不知道計算機網絡該從哪兒看起，也不知道哪里是重點，二是時間不允許系統的去復習計算機網絡，所以我會將面試中遇到的高頻考點都羅列出來供大家學習。可以點贊收藏，以免著急使用而找不到。希望大家都能在求職過程中拿到自己滿意的offer！

那就開始正文嘍~

TCP/IP 與 OSI 都是為了使網絡中的兩臺計算機能夠互相連接并實現通信與回應，但他們最大的不同在于，OSI 是一個理論上的網絡通信模型，而 TCP/IP 則是實際上的網絡通信標準。

一、OSI七層模型：

1、物理層

實現計算機節點之間比特流的透明傳輸，規定傳輸媒體接口的標準，屏蔽掉具體傳輸介質和物理設備的差異，使數據鏈路層不必關心網絡的具體傳輸介質，按照物理層規定的標準傳輸數據就行。

2、數據鏈路層

通過差錯控制、流量控制等方法，使有差錯的物理線路變為無差錯的數據鏈路。

數據鏈路層的幾個基本方法：數據封裝成幀、透明傳輸、差錯控制、流量控制。

• 封裝成幀：把網絡層數據報加頭和尾，封裝成幀，幀頭中包括源MAC地址和目的MAC地址。
• 透明傳輸：零比特填充、轉義字符。
• 差錯控制：接收者檢測錯誤,如果發現差錯，丟棄該幀，差錯控制方法有 CRC 循環冗余碼。
• 流量控制：控制發送的傳輸速度，使得接收方來得及接收。傳輸層TCP也有流量控制功能，但TCP是端到端的流量控制，鏈路層是點到點（比如一個路由器到下一個路由器）。

3、網絡層

實現網絡地址與物理地址的轉換，并通過路由選擇算法為分組通過通信子網選擇最適當的路徑。

網絡層最重要的一個功能就是：路由選擇。路由一般包括路由表和路由算法兩個方面。每個路由器都必須建立和維護自身的路由表，一種是靜態維護，也就是人工設置，適用于小型網絡；另一種就是動態維護，是在運行過程中根據網絡情況自動地動態維護路由表。

4、傳輸層

提供源端與目的端之間提供可靠的透明數據傳輸，傳輸層協議為不同主機上運行的進程提供邏輯通信。

• 網絡層協議負責的是提供主機間的邏輯通信；
• 傳輸層協議負責的是提供進程間的邏輯通信。

5、會話層

是用戶應用程序和網絡之間的接口，負責在網絡中的兩節點之間建立、維持、終止通信。

6、表示層

處理用戶數據的表示問題，如數據的編碼、格式轉換、加密和解密、壓縮和解壓縮。

7、應用層

為用戶的應用進程提供網絡通信服務，完成和實現用戶請求的各種服務。

二、TCP/IP模型

TCP/IP協議模型（Transmission Control Protocol/Internet Protocol），包含了一系列構成互聯網基礎的網絡協議，是Internet的核心協議。TCP/IP協議族按照層次由上到下，層層包裝。

數據進入協議棧時的封裝過程

上圖表示了TCP/IP協議中每個層的作用，而TCP/IP協議通信的過程其實就對應著數據入棧與出棧的過程。入棧的過程，數據發送方每層不斷地封裝首部與尾部，添加一些傳輸的信息，確保能傳輸到目的地。出棧的過程，數據接收方每層不斷地拆除首部與尾部，得到最終傳輸的數據。

1、網絡層

實現網絡地址與物理地址的轉換，并通過路由選擇算法為分組通過通信子網選擇最適當的路徑。

1.1、IP地址與物理地址

物理地址是數據鏈路層和物理層使用的地址，IP地址是網絡層和以上各層使用的地址，是一種邏輯地址，其中ARP協議將IP地址轉換成物理地址。

1.2、ARP地址解析協議的工作原理

ARP 是根據 IP 地址獲取 MAC 地址的一種協議，核心原理就是廣播發送ARP請求，單播發送ARP響應。

1. 每個主機都在自己的ARP緩沖區中建立一個ARP列表，以表示 IP 地址和 MAC 地址之間的對應關系。
2. 當源主機要發送數據時，先檢查ARP列表中是否有該 IP 地址對應的 MAC 地址，如果有，則直接發送數據；如果沒有，就向本網段的所有主機發送ARP數據包，用于查詢目的主機的MAC地址，該數據包包括的內容有：源主機IP地址，源主機MAC地址，目的主機的IP。
3. 當本網絡的所有主機收到該ARP數據包時，首先檢查數據包中的IP地址是否是自己的IP地址，如果不是，則忽略該數據包，如果是，則首先從數據包中取出源主機的IP和MAC地址寫入到ARP列表中，如果已經存在，則覆蓋，然后將自己的MAC地址寫入ARP響應包中，告訴源主機自己是它想要找的MAC地址。
4. 源主機收到 ARP 響應包后，將目的主機的 IP 和 MAC 地址寫入ARP列表，并利用此信息發送數據。如果源主機一直沒有收到ARP響應數據包，表示ARP查詢失敗。

1.3、RARP逆地址解析協議

RARP是逆地址解析協議，作用是完成硬件地址到IP地址的映射，主要用于無盤工作站，因為給無盤工作站配置的IP地址不能保存。工作流程：在網絡中配置一臺RARP服務器，里面保存著 MAC 地址和 IP 地址的映射關系，當無盤工作站啟動后，就封裝一個RARP數據包，里面有其MAC地址，然后廣播到網絡上去，當服務器收到請求包后，就查找對應的MAC地址的IP地址裝入響應報文中發回給請求者。因為需要廣播請求報文，因此RARP只能用于具有廣播能力的網絡。

1.4、DHCP協議

動態主機配置協議，對 IP地址進行集中管理和分配，提升地址的使用率，通過DHCP協議，可以使客戶機自動獲得服務器分配的lP地址和子網掩碼。

DHCP數據發送過程

1.5、ICMP協議

因特網控制報文協議，用于在IP主機、路由器之間傳遞控制消息（控制消息是指網絡通不通、主機是否可達、路由器是否可用等網絡本身的消息），確認 IP 包是否成功到達目標地址。因為 IP 協議并不是一個可靠的協議，它不保證數據被送達，當傳送IP數據包發生錯誤，比如主機不可達、路由不可達等等，ICMP協議將會把錯誤信息封包，然后傳送回給主機，給主機一個處理錯誤的機會。

ICMP報文有兩種：差錯報告報文和詢問報文。

以下是4種常見的ICMP差錯報告報文：

1. 終點不可達

• 路由器不知道如何轉發某數據報，丟棄該數據報，并向源站發送“終點不可達”報文。
• 主機收到無法交付給應用進程的數據報，將其丟棄，向源站發送“終點不可達”報文。

2. 時間超過

• 路由器丟棄生存時間TTL為0的數據報，并向源站發送“時間超過”報文。
• 當終點在預先規定的時間內不能收到一個數據報的全部分片時，就把已收到的分片都丟棄，并向源站發送“時間超過”報文。

3. 參數問題

當路由器或目的主機收到的數據報的首部中有些字段的值不正確時，就丟棄該數據報，并向源站發送“參數問題”報文。

4. 改變路由（重定向）

路由器把“改變路由”報文發送給主機，讓主機知道下次應將數據報發送給另一個路由器，這樣可以通過更好的路由。

1.6、交換機與路由器的區別

1. 工作所處的OSI層次不一樣，交換機工作在OSI第二層數據鏈路層，路由器工作在OSI第三層網絡層。
2. 尋址方式不同：交換機根據MAC地址尋址，路由器根據IP地址尋址。
3. 轉發速率不同：交換機的轉發速度快，路由器轉發速度相對較慢。

1.7、路由選擇協議

1. 內部網關協議IGP：

• RIP(Routing Information Protocol）：是一種動態路由選擇協議，基于距離矢量算法，使用“跳數”來衡量到達目標地址的路由距離，并且只與自己相鄰的路由器交換信息，范圍限制在15跳之內。
• OSPF：開放最短路徑優先協議，使用Dijskra算法計算出到達每一網絡的最短路徑，并在檢測到 鏈路的情況發生變化時（如鏈路失效），就執行該算法快速收斂到新的無環路拓撲。

2. 外部網關協議：

BGP：邊界網關協議，BGP 是力求尋找一條能夠到達目的網絡 且 較好的路由，而并非要尋找一條最佳路由。BGP采用路徑向量路由選擇協議。

2、傳輸層：

傳輸層主要提供不同主機上進程間“邏輯通信+可靠傳輸”或者“不可靠傳輸”的功能。

2.1、傳輸控制協議TCP與用戶數據報協議UDP的區別

1. TCP是面向字節流的，基本傳輸單位是TCP報文段；UDP是面向報文的，基本傳輸單位是用戶數據報。

• 面向字節流：應用程序和TCP的交互是一次一個數據塊（大小不等），但TCP把應用程序看成是一連串的無結構的字節流。TCP有一個緩沖，當應用程序傳送的數據塊太長，TCP就可以把它劃分短一些再傳送。
• 面向報文：面向報文的傳輸方式是應用層交給UDP多長的報文，UDP就照樣發送。因此，應用程序必須選擇合適大小的報文。

2. TCP 注重安全可靠性，連接雙方在進行通信前，需進行三次握手建立連接。UDP 是無連接的，使用最大努力交付，即不保證可靠交付。
3. UDP 不需要連接等待，所以數據傳輸快，而 TCP 傳輸效率相對較低。
4. TCP首部開銷是20個字節；UDP的首部開銷是8個字節，這也是減少網絡傳輸開銷的一方面。
5. TCP有擁塞控制和流量控制，而UDP沒有擁塞控制和流量控制。
6. TCP支持點對點通信，提供全雙工通信，不提供廣播或多播服務；UDP支持一對一、一對多、多對一、多對多的通信模式。

2.2、TCP和UDP的使用場景

1. 當對網絡通訊質量要求不高時，并且要求網絡通訊速度能盡量的快，這時就可以使用UDP。比如及時通信：語音、 視頻 、直播等。
2. 當對網絡通訊質量有要求時，要求整個數據準確無誤可靠的傳遞給對方，這時就適用使用 TCP 協議，一般用于文件傳輸、發送和接收郵件等場景。比如HTTP、HTTPS、FTP等傳輸文件的協議，POP、SMTP等郵件傳輸的協議都是使用 TCP 協議。

• TCP對應的協議：

FTP：文件傳輸協議，使用21端口

Telnet：遠程終端接入，使用23端口，用戶可以以自己的身份遠程連接到計算機上，可提供基于DOS模式下的通信服務。

SMTP：郵件傳送協議，用于發送郵件，使用25端口

POP3：郵件傳送協議，P用于接收郵件。使用110端口

HTTP：萬維網超文本傳輸協議，是從Web服務器傳輸超文本到本地瀏覽器的傳送協議

• UDP對應的協議：

DNS：域名解析服務，將域名地址轉換為IP地址，使用53號端口；

SNMP：網絡管理協議，用來管理網絡設備，使用161號端口；

TFTP：簡單文件傳輸協議，提供不復雜、開銷不大的文件傳輸服務，使用 69 端口；

NFS：遠程文件服務器

RIP：路由信息協議

DHCP：動態主機配置協議

IGMP：網際組管理協議

2.3、TCP相關知識點

前面一節已經非常清楚的分析，歡迎查看：

計算機網絡-TCP/UDP詳解（最全）

3、應用層

應用成主要提供應用進程間的網絡通信服務，完成用戶請求的各種服務。