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【理论研究】漫谈传统IT基础设施06-网络(下)

互联网 diligentman 2周前 (10-17) 15次浏览

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继续讨论一下OSI七层模型,如果上篇的解释还是意犹未尽,那么我们继续尝试以使用QQ软件聊天的类比说明,来说明OSI七层模型。

两主机通信的过程,从发送者(以下简称A)到接收者(以下简称B),属于从7层(应用层)->1层(物理层)封装,然后传输到远端,再从1层(物理层)->7层(应用层)解封装的过程。

1、 当A打开了QQ这个软件,相当就到达应用层了;因为软件会根据你的操作调动机器底层的硬件工作了。

2、 当A往QQ这个软件的聊天窗口里面输入信息,发出后,QQ会将这个信息保存在本地聊天记录文件MSGEX.db(一般就保存在QQ目录下以你的QQ号码为文件夹里)。以某种格式编码/保存某种信息,这可以理解为表示层了。

3、 当A打开与B的聊天窗口,输入信息,按下“输入”按钮,用户的操作就完结了,剩下都是机器自己的操作了。实际传输之前QQ会先建立A与B的会话连接,才真正开始传输信息/数据(你可以理解借传输文件理解:你发送文件给对方,要等待对方按下接收,才算建立了会话,然后才开始传输。)这算会话层了。

4、 会话建立后,会将A发的信息斩件,如A发送“你吃了饭没有”?传输层将这句话斩成“你”“吃”“了”“饭”“没”“有”6个数据段,标记号使用的端口号,然后准备发出去。

5、 接上一层,信息还未发出去,这时候在网络层做路由选路,可以理解为,从A家出去,可以分别经“联通”“电信”“移动”3个网络中的一个再到B家。

网络层根据路由协议负责选路(根据链路质量、带宽、开销等方法论)。假设最后选了2条,可能就A->联通->B发送“你”“吃”“了”3个数据段,A->电信->B发送“饭”“没”“有”3个数据段。

选路后,这一层要标记IP包头,包头主要内容是源IP地址,目的IP地址,使用什么协议。其中源、目的IP相当于你寄信的时候的收发的地址与邮政编码,标记出发送者与接收者。而协议相当于这封信到底用什么语言书写。(只有保证2端使用同种语言,才能确保通信起来,否则你用英文写信给大妈,大妈怎么看得懂呢?)

6、 然后再到数据链路层,数据链路层主要是负责同一个子网内的通信的。例如A、B连接在同一台二层交换机,就属于同一个子网,那么数据帧的通信是不需要通过网络层的(即三层交换机或者路由器),直接在这台二层交换机就过去了。这一层打的是MAC地址的帧头,对于上述通信过程来说,就是为数据帧打上A的机器的MAC与A的网关的MAC。这一层的工作就完成了。

7、 最后一层了,经过上述斩件、打完各层标签后的6个数据帧,物理层将他们翻译文6段0、1表示的比特流,然后通过光纤、铜缆进行传输。

8、 当比特流传输到了远端,接着B的机器按照上述的1~7的步骤反方向运行一次即可(即有物理层到应用层)。就是一层层读取标签,传输给标签标记着的相应对象,然后摘除标签,再读取上一层标签,直到最后B的应用程序能够读到A往应用程序输入的数据为止。

2个主机之间的通信,对于2台主机来说,肯定是都需要跨越7层的,而平常说的只需要去到2层或者3层,其实是对于中间系统而言的,就是说中间的交换机、路由器而言;
【理论研究】漫谈传统IT基础设施06-网络(下)
例如图1的假设两端的通信实体在一个局域网内,其实传输的数据包去到交换机时,交换机拆开二层帧头,再查自身的MAC地址表,发现表里面有对应的目的MAC地址,然后对应的端口是哪个,接着就把帧发送到该端口转发出去,它的任务就完成了。根本不需要到达网络层的意思是,根本都不需要拆开3层的IP包头来读取里面的信息。

通过转发,最后到达B主机,然后从1层拆到7层,B用户的主机最终就读取到信息了。
【理论研究】漫谈传统IT基础设施06-网络(下)
对于图2,由于A、B两通信实体跨域广域网,所以光靠MAC地址表,肯定是查不到的,这时候路由器会把IP包头也拆开,读取目的IP地址,再查路由表,就知道往哪个端口发出去了。然后层层转发,就可以达到目的地了,接下来就和图1的一样了。

关于网络的理论还有很多很多,VLAN、STP、VRRP、动态路由(OSPF、EIGRP、BGP)、×××、GRE TUNNEL等,俗话说抛开剂量论毒性就是耍流氓,如果光说不练,来讲述上面的这些理论,根本无法很好地理解与消化。因此后面,网络部分我们以packet tracer模拟器来作为入口,试着每个概念既讲述理论,又尝试动手实验,穿插着讲,务求学以致用。

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