面试题：计算机网络中的七四五是什么？

时间：2024-06-01 12:51:14

面试题：计算机网络中的七四五是什么？

计算机网络中说的七四五是指：OSI 七层模型、TCP/IP 四层模型、OSI 与 TCP/IP 的综合五层模型

OSI 七层模型

OSI 将计算机网络分为了七层，每一层抽象底层的内容，并遵守一定的规则。基于 OSI 模型，网络中的节点（物理设备）得以进行通信。

  • 同一层中的各个节点层次结构和功能相同。

  • 同一节点相邻层通过接口通信。

  • 每一层使用底一层提供的服务，并向顶一层提供服务。

  • 同一层中的不同节点按照协议实现对等层的通信。

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层（从底层到顶层） 数据单元 作用 可能会出现的问题
物理层 比特 通过网线、电缆等方式将设备物理连接 电缆失效（电线损坏、连接器村换等）
网络硬件设备故障（电路损坏）
数据链路层 帧，包括帧头（源节点和目的节点的 MAC 地址）、主体（传输的比特）、帧尾（检测错误信息） 定义了数据的传输格式（将比特流封装为数据帧）；
进行了线路规划（谁交流？交流多久？传输信息的持续多久？）与流量控制（传输的数据量是多少？）；
进行了错误检测与校正（主要关注检测）。
总：允许局域网内的各物理设备彼此互相通信。 		可能发生在物理层的所有问题
物理设备之间的会话建立失败
帧冲突
网络层 数据包，一个数据包封装了一个帧及设备 IP 地址。数据包中的数据又称负载。 通过路由器在网络间进行通信（路由器可以跨越多个网络移动数据包） 可能发生在之前层的所有问题
路由器或物理设备故障
IP 地址配置错误
可以使用 ping 命令进行错误排查
传输层 数据包（对于 TCP）；数据报（对于 UDP） （网络层的 MAC + IP 可以确定数据包发送给哪个设备，而传输层中）通过 TCP 或 UDP 将数据发送给设备的特定端口，从而建立数据通信（套接字 = IP 地址 + 端口号） 可能发生在之前层的所有问题
端口被*（防火墙、访问控制列表 ACL）
服务质量设置（Qos）
会话层 数据 负责建立、维持和终止两个用户应用程序之间的连接。会话层响应来自表示层的请求，并向传输层发起请求。 服务器不可用
服务器配置失误
会话断连、超时
表示层 数据 负责数据格式化（字符编码控制、将数据转换为另一种格式，如图片）与数据加密（SSL 或 TLS 协议，确保传输的数据抵御恶意用户的攻击） 驱动程序不存在或损坏
OS 用户访问级别错误
应用层 数据 负责支持用户程序使用的服务 可能发生在之前层的所有问题
软件应用程序配置不正确

补充说明

  • 物理层：根据物理设备的发送、接收比特的形式，分为单工（只能收或只能发）、半双工（可以收也可以发，但不能同时进行）、全双工模式（可以同时进行收发）。

  • 数据链路层：数据链路层包含两个子层，介质访问控制层（MAC）（负责分配唯一标识网络设备的硬件标识号 —— MAC 地址）、逻辑链路控制层（LLC）（处理帧的寻址与流量控制）。

  • 网络层

    • 物理设备一旦连接到因特网，就会被赋予一个因特网协议（IP）地址。IP 地址分为 IPv4 和 IPv6 两种形式。IP 地址通过地址解析协议（ARP）与物理设备的 MAC 地址关联，因此 APR 可以用物理设备的 IP 地址解析出 MAC 地址。
    • 路由器通过连接到网络服务商（ISPs）提供因特网访问；同时记录了其所连接的网络，以及这些网络中路由数据包的路径。
    • 网络层的传输是无连接的，只会将数据发送给对应的地方，也仅此而已。

  • 传输层：传输层有两个重要协议，传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）

    协议 类型 特点1 特点2
    传输控制协议 面向连接的协议 优先保证数据质量而不是传输速度（需要进行握手） 可以确保数据包以正确的顺序交付或重组
    用户数据报协议 无连接的协议 优先保证传输速度而不是数据质量（不需要进行握手） 并非所有的数据都能成功传输，也无从得知哪些数据传输失败；如果信息被拆分为多个数据包，这些多个数据包必须包含一个序列号，否则无法正确重组数据包

  • 会话层：根据所使用的应用程序，会话可能支持单工，半双工，全双工模式。此外，会话层及以上的网络层关注：如何与用户应用程序建立连接 + 如何向用户展示数据。

  • 应用层：应用层包含若干协议，文件传输协议（FTP）、安全壳协议（SSH）、简单邮件传输协议（SMTP）、因特网消息访问协议（IMAP）、域名服务（DNS）、超文本传输协议（HTTP）

TCP/IP 四层模型

TCP/IP 四层模型可以看作是对 OSI 七层模型的简化。

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层（从底层到顶层） 功能
数据链路层（网络访问层、网络接口层） 包含了 OSI 物理层和数据链路层，通过物理手段连接设备，并对比特流数据进行分组
网络层（IP 层） 处理 IP 数据包的传输，建立主机间通信
传输层 定义端口，标识应用程序，实现端口到端口的通信（两台主机间进程通信）包含 TCP/IP 协议
应用层 包含 OSI 会话层、表示层和应用层，负责建立连接、数据格式转换、呈现给用户内容

五层网络模型

五层网络模型结合了 OSI 和 TCP/IP 模型。

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层（从底层到顶层） 功能
物理层 通过物理手段连接设备，确保数据可以在各种物理媒介上传输，为数据传输提供环境
数据链路层 将数据包装成帧，便于后续的数据传输
网络层 处理 IP 数据包的传输，建立主机间通信
传输层 定义端口，标识应用程序，实现端口到端口的通信（两台主机间进程通信）包含 TCP/IP 协议
应用层 包含 OSI 会话层、表示层和应用层，负责建立连接、数据格式转换、呈现给用户内容

REFERENCES

https://www.freecodecamp.org/chinese/news/osi-model-networking-layers/

https://cloud.tencent.com/developer/article/2183899

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