【建议收藏】通俗易懂图解网络知识 - 第一篇
大家好，我是追麾(hui)。
关于网络的知识，我这里主要是从 OSI 分层，网络协议等相关的知识，大家一起来学习，觉得不错，记得点赞，转发，在看哦。
谈谈对 OSI 七层模型和 TCP/IP 四层模型的理解？
所谓七层模型和四层模型是前辈们为了增强通用型和兼容性，设计出来的层次结构，每一层都遵守一定的规则。
物理层：通过光缆，网线等物理方式把电脑连接起来，是传递比特流，并且规定了电平，速度，电缆针脚。
数据链路层：把比特流封装成数据帧的格式，帧是数据链路层的传送单位。电脑连接起来之后，数据都是经过网卡传输，而网卡定义了世界唯一的 mac 地址，通过广播的形式向局域网所有的电脑发送数据，根据数据中的 mac 地址和自身的进行对比判断是否发送给自己。数据链路层主要是帧编码和误差纠正控制。
网络层：网络层定义了 IP 协议和子网掩码，通过对 IP 和子网掩码进行运算能确定是否是通一个子网，通过路由器和交换机进行传输。网络层具有寻址和路由选择，连接的建立，保持，终止等功能。
传输层：传输层是端到端的连接，为了确定数据包是从哪个进程发送过来的，就需要端口号，通过端口来建立通信，比如 TCP 和 UDP 属于这一层的协议。
会话层：负责建立，管理，断开表示层实体间的通信会话。
表示层：服务于应用层数据编码和转换功能，保证一个系统的应用层数据发送到另外一个应用层能识别。
应用层：最靠近用户的一层，是为计算机用户提供应用接口，最终供用户的能理解使用的一层。
TCP/IP 模型是四层，对于 OSI 的模型简化。
网络接口层，也叫网络访问层，包含 OSI 模型的物理层和数据链路层，把电脑连接起来。
网络层，也叫做 IP 层，处理 IP 数据包的传输、路由，建立主机间的通信。
传输层，为两台主机设备提供端到端的通信。
应用层，包含 OSI 的会话层、表示层和应用层，提供了一些常用的协议规范，比如 FTP、SMPT、HTTP 等。
总结：物理层通过物理手段把电脑连接起来，数据链路层是对比特流的封装编码，网络层来建立主机对主机的通信，传输层建立端口到端口的通信，表示层处理数据编码和转换，应用层最终负责建立连接，数据格式转换，呈现给用户。
在 OSI 七层参考模型中，每一层都有哪些协议？
物理层协议有：EIA/TIA-232， EIA/TIA-499，V.35， V.24，RJ45， Ethernet， 802.3，FDDI
数据链路层协议有：Frame Relay，HDLC，PPP， IEEE 802.3/802.2
网络层协议有：IP，IPX，AppleTalk DDP
传输层协议有：TCP，UDP
会话层协议有：RPC，SQL，NFS，NetBIOS，names，AppleTalk
表示层协议有：TIFF，GIF，JPEG，PICT，ASCII，EBCDIC，encryption
应用层协议有：FTP，WWW，Telnet，NFS，SMTP，Gateway，SNMP
如何知道两台机器是否相通？
判断两台机器是否相通，我们从上面的 OSI 模型中能知道在 IP 层实现就行了，IP 层是实现两台机器的通信，关于 IP 层我们从上面也知道有 IP 协议，IPX 协议等，其实我们只要能知道实现 IP 层协议的一些命令就能知道如何通过命令知道两台机器是否相通。
如何知道两台机器是否相通，我们可以通过 ping 或者 traceroute 命令，ping 和 traceroute 命令基于 ICMP 协议实现。下面我们来分析一下 ping 和 traceroute 命令以及 ICMP 协议。
ping 命令：。它是基于网络层、通过发送和接收数据包来检测两台计算机间的连接状况。当出现网络故障的时候，我们就可以用 ping 命令来预估故障点，如果 ping 命令没有成功，那么就该考虑硬件连接是否出错，比如网卡设置是否正确、比如网线是否连通，再考虑 IP 地址设置是否正确。也可以用于数据包一去一回所需耗的时间。使用命令：Ping IP 地址。
ping 命令就会将目的服务器的 IP 地址，数据大小，往返花费的时间打印到屏幕上。如下图：
traceroute 命令：traceroute 命令是一款充分利用 ICMP 差错报文类型的应用，其主要用作追踪路由信息。它的实现是利用从每个机器节点之间的 IP 报的 TTL 从 1 开始递增同时发送 UDP 包，当出错则接受 ICMP 包的超时错误信息。
我们参考下图，就能清楚的描述 traceroute 的整个过程。
tracerouter 发 UDP，为啥出错会回 ICMP？正常情况下，协议栈能正常走到 UDP，当然正常返回 UDP。但是，你主机不可达，是 IP 层的（还没到 UDP）。IP 层，当然只知道回 ICMP。
ICMP 协议
ICMP 是 Internet Control Message Protocol 的缩写，即互联网控制消息协议。它是互联网协议族的核心协议之一。它是 IP 层中发送控制消息，提供可能发生在通信环境中的各种问题反馈，通过这些信息，使网络管理者可以对所发送的问题作出诊断，从而采取适当措施来解决问题。
ICMP 本身是网络层的一个协议，但是它的报文不是直接传送给数据链路层，而是要封装成 IP 数据报，然后再传送给数据链路层。ICMP 的差错和控制信息传输只是要解决 IP 可能出现的不可靠问题，它不能独立于 IP 而单独存在，因此应该把它视为 IP 的一个部分，归于 IP 体系。
ICMP 协议报文
协议报文
ICMP 报文中各字段含义如下。
类型：占 1 字节，表示 ICMP 消息的类型。
代码：占 l 字节，进一步划分 ICMP 消息的子类型，如对类型 3（目的不可达）又细分为目的网络不可达（代码 0）、目的主机不可达（代码 2）、目的协议不可达（代码 3）、目的端口不可达（代码 4）等。
校验和：占 2 字节，对 ICMP 报文首部和数据进行校验。
第 4 个字段：占 4 字节，内容取决于 ICMP 报文的类型，有的类型不定义该字段。
数据部分：内容和长度取决于 ICMP 报文的类型。
ICMP 消息的类型分为查询报文，差错控制报文
ICMP 代码类型
了解了 ICMP 协议的报文了，我们来看下 ping 命令实现的 ICMP 协议的整个传输流程。ICMP 是 IP 的上层协议，但是 ICMP 也分担了 IP 的一部分功能。下面展示了 ICMP 协议的实现的图解。
参考文献：
《TCP/IP 网络协议分析及应用》
《图解网络硬件》
《计算机网络》
版权声明: 本文为 InfoQ 作者【利志分享】的原创文章。
原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/0b3c07fae98add45c5c4965d0】。文章转载请联系作者。
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