01-网络模型与基础架构

学习目标

[ ] 理解网络分层模型的 OSI 七层与 TCP/IP 四层模型。

[ ] 能说出物理层和数据链路层的核心职责。

[ ] 掌握制作网线的操作流程。

[ ] 掌握传输层协议 TCP 的三次握手和四次挥手。

[ ] 会使用 Wireshark 抓包并分析。

[ ] 会使用 Cisco Packet Tracer 完成基本的网络搭建。

网络历史与分层模型

互联网并非一蹴而就，而是经历了 “军事需求→学术共享→商业普及→全民互联” 四个关键阶段。

发展简史

☆ 军事需求

冷战期间，美国出于对 “核打击后通信中断” 的担忧，美国国防部高级研究计划局（DARPA）启动 ARPANET 项目，核心目标是构建 “去中心化、抗故障” 的通信网络。

1972年10月，ARPANET公开亮相。在华盛顿举行的第一届国际计算机与通信会议上，ARPA的科学家们演示了这个系统：ARPANET将来自40个不同地点的计算机连接在了一起。

1972年，是计算机发展史上的一个重要年份。 1972 年 4 月，英特尔推出了世界上第一款商用 8 位微处理器 —— 8008 芯片，标志着计算机进入到微型处理器商用时代。 1972年，贝尔实验室的布莱恩・柯尼汉和丹尼斯・里奇开发了 C 编程语言，C 语言后来成为最流行的专业软件开发语言之一。后来，1978年，44岁的谭浩强半路出家，看到美国提出要向12岁的小孩普及计算机，边讲边学，讲解《BASIC语言》和《C语言》，被《人民日报》评为中国计算机普及的奠基人。

☆ 学术共享和商业普及

1983年，随着节点增多，不同设备的 “通信语言不统一” 成为瓶颈。

Vint Cerf 和 Robert Kahn 提出 TCP/IP 协议，解决了 “数据如何在不同网络间路由”“保证数据完整” 的核心问题。

TCP/IP协议的使用，标志着互联网的 “出生”。 1984年，斯坦福大学的计算机中心主任伦纳德・波萨克（Leonard Bosack）和商学院计算机中心主任桑德拉・勒纳（Sandy Lerner），为解决斯坦福大学校园内不同院系 “网络不互通” 的问题，开发了一款支持多协议的路由器，并创办了思科公司。 1987年，任正非在深圳创办华为公司，代理销售香港一家公司的程控交换机。

历史故事 思科：1987年，斯坦福大学的一对教师夫妇创办的一家商业公司。Cisco的名字取自San Francisco (旧金山，圣弗朗西斯科)的后五个字母。logo设计灵感来自旧金山的标志性建筑金门大桥，寓意构建网络世界的”桥梁“。 华为：1987年8月，任正非将21000元人民币筹措到位后，在深圳一个旧厂房开始成立公司，起名字的时候，苦思冥想争执不下，后来它恰巧看到办公室对面的墙上有一幅“心系中华，有所作为”的标语，于是，灵机一动就将公司起名“华为”，意为“中华有为”，为中华崛起而为之。

1990s 后，商业资本进入，ISP（互联网服务提供商）出现。

☆ 全民互联

早期互联网仅能传输文字和简单文件，使用门槛极高。

1989 年英国科学家 Tim Berners-Lee 发明万维网（WWW），提出

URL（统一资源定位符）、HTTP（超文本传输协议）、HTML（超文本标记语言）

三大核心技术，让 “图文结合的网页” 成为可能。

1994年 - 2004年互联网发展 1993 年，第一个网页浏览器 Mosaic（俗称马赛克，代码只有9000行，网景的前身）浏览器问世，这是第一个能够在不同操作系统上运行、支持图形界面和图片显示的 Web 浏览器，极大降低了互联网的门槛。 1994年，网景公司成立，发布了一款更强大的浏览器Netscape Navigator，迅速占领了80%以上的市场。 1995年网景公司IPO上市创造的神话引爆了互联网时代。我们现在所熟知的SSL、JavaScript、Cookie等技术都是网景公司对这一时代的贡献。 1994年到1998年，雅虎公司、eBay公司、亚马逊公司、谷歌公司陆续创立。。。 1998年到2000年，受美国互联网时代的启发，张朝阳回国创立搜狐，李彦宏回国创立百度，马云创办阿里巴巴，马化腾在通信软件领域创办腾讯，丁磊在邮箱软件领域创办网易。

分层思想

网络通信涉及 “数据如何打包”、“走哪条路传输”、“如何识别接收方”、“如何展示内容” 等多个环节。

若将所有功能混在一起，会导致 “牵一发而动全身”（比如改传输路径，就要重写数据打包逻辑）。

分层思想正是为解决这个问题而生。

分层的本质

把网络通信的全流程拆成多个 “独立层级”，每个层级只负责一件事。

分层的价值

1. 降低复杂度（解耦）：比如要优化 “数据传输速度”，只需改 “物理层”（如从网线换成光纤），不用动其他地方。 2. 便于标准化：全球厂商按同一分层模型开发设备（如华为的路由器按 “网络层” 标准做，苹果的手机按 “应用层” 标准做），确保不同品牌设备能互联互通。 3. 利于维护：故障排查时，能快速定位层级。

高内聚，低耦合

分层模型

☆ OSI七层

OSI 七层模型是国际标准化组织（ISO）提出的 “理论模型”，它将网络通信流程拆解得最细致，每一层都有明确的职责边界，主要用于教学和技术规范制定。

1- 物理层：
        功能：在网络设备之间传输原始比特流(0 和 1)，包括定义物理设备的硬件规格（如电缆类型、信号电压、传输速率等）
        设备：网线、光纤、集线器
        大白话：就是网线、光纤、无线信号这些东西，负责把 0 和 1 通过电流、光信号或者无线电波传输出去

2- 数据链路层：
        功能：将比特组合成帧，并提供可靠的数据传输(访问控制和硬件地址(MAC 地址)管理)，检测和纠正物理层的错误
        设备：交换机
        大白话：把 0 和 1 组合成“数据包”，并且加上地址标签（MAC 地址），还会检查有没有传错。

        同一局域网内传输操作，无法进行跨网络传输

3- 网络层：
        功能：负责路径选择（路由）和逻辑地址（IP 地址）的管理，实现数据包的传输,主要的协议为 TPv4、IPv6
        设备：路由器
        大白话: 负责导航，给数据找一条从A点到B点的最佳路径，用的是IP地址

        基于路由器，实现跨网络的传输方式       

4- 传输层: 
        功能：提供端到端的通信服务，数据从应用层分割成报文段，确保数据的可靠性、顺序性和完整性,主要的协议为 TCP、UDP
        大白话：确保数据不丢、不乱，像快递的分拣中心，还会给大数据分成小包裹（分段），送达后再重新组装。

5- 会话层：
        功能：管理会话（Session），包括建立、维护和终止应用程序之间的连接
        例如：比如视频会议时确保两边能持续连通
    大白话：就是维持聊天记录的管家，负责建立、管理和结束两个设备之间的连接。

6- 表示层：
        功能：处理数据的表示形式，确保数据在不同系统之间的兼容性  负责数据的编码、加密、压缩等
        例如：图片、视频、文字能正确显示都依靠表示层
        大白话：数据翻译官，负责把数据变成对方能读懂的格式，还能帮忙加密或压缩。

7- 应用层：
        功能：为用户和应用程序提供网络服务接口
        例如：网页浏览（HTTP）、邮件（SMTP）、文件传输（FTP）
        大白话：就是和你直接打交道的界面，负责提供网络服务

数据在各层的名字：
        比特流 --> 帧 --> 包 -- 报文段  --> 报文（应用层、表示层、会话层）

从地址角度来看:
        传输层：端到端传输   端口
        网络层： IP
        数据链路层： MAC

从传输的功能：
        传输层： 从服务进程 到 服务进程
        网络层： 从IP到IP  端到端
        数据链路层： 从mac 到mac 跳

注意事项：

修改配置前先备份原文件，尤其是 SSH、Nginx、数据库和 Kubernetes 生产配置。

☆ TCP/IP四层（重点）

对比总结

数据的封装与传输

我们用TCP/IP 四层模型，以 “用浏览器打开百度网页” 为例，讲解一下数据的封装和解封过程。

☆ 数据封装

将数据按照协议栈，逐层向下传递数据，并添加报头和报尾的过程，称为封装。

原始数据→数据段→数据包→数据帧→比特流

我们以访问网页为例，

1. 应用层：访问页面，发送HTTP请求，原始数据被转换成二进制数据 2. 传输层：数据被打上传输层头部比如TCP头部，封装成Segment 数据段。关键信息是端口号。 3. 网络层：会给数据打上IP头部，封装成Packet数据包。关键信息是源目ip地址。 4. 网络接口层：会给数据打上帧头部，封装成Frame数据帧，头部中关键信息是源目MAC地址。

在网线或者光纤上将二进制数据封装成高低电频信号或者光信号。

最终在物理层上（双绞线、光纤跳线）上以电信号或光信号进行传播转发。

什么是 FCS ？

FCS 的全称是 Frame Check Sequence，中文翻译为 帧检验序列。

简单来说，FCS 是添加到数据帧尾部的一段冗余校验码，用于检测数据在传输过程中是否出现错误。

对应的，逐层向上传递，并拆解报文的，称为解封。

对应的OSI七层模型，封装解封过程如下

☆ 数据传输

封装后的数据，在物理层和链路层进行传输。

最终，达到主机后，逐层解封，得到原始数据。

下面的图形中，需要注意数据不仅在物理层传输，也会涉及到交换机和路由器的数据转发和传递。

总结

1、面试中，主要问 TCP/IP 四层模型是哪四个？

2、网络工程的学生，主要关注七层模型的“下三路” —— 网络层、链路层、物理层；

3、随着无线通信的发展，物理层主要由通信工程专业来处理。

物理层与数据链路层

物理层和数据链路层是网络通信的 “底层基石”，二者共同构成了网络的 “物理连接基础”。

物理层解决 “信号如何传输”。

数据链路层解决 “相邻设备如何准确通信”。

物理层

物理层是网络分层的最底层，直接对接物理设备和传输介质.

核心任务是将二进制数据（0/1）转化为物理信号并传输，不关心数据的含义。

物理层常见的设备如下

☆ 双绞线

双绞线的名字直接来源于它的物理结构 —— 由两根绝缘导线 “相互绞合” 组成。

这种绞合设计是它区别于其他传输介质（如平行线、同轴电缆）的核心特征，也是名字的唯一来源。

双绞线通常以 “线对” 为基本单位（比如常见的网线含 4 对线，共 8 根导线）。每一对中的两根绝缘铜导线会按照一定密度 “螺旋状相互缠绕”，就像拧麻花一样。

双绞线抗干扰原理

当外部有电磁干扰（如旁边电机产生的磁场、其他线缆的信号）时，由于两根导线紧密绞合，会同时、均匀地接收到相同的干扰信号。

双绞线的 “绞合” 让两根线在空间中不断交换位置，无论外部干扰来自哪个方向，每根线都会 “平均接触” 到干扰信号，最终两根线上的干扰电流 “大小相等、方向相反”（对称）；

课上思考题 1、为什么平行线无法抵消电磁干扰？ 平行线是两根线平行排列，距离固定且位置不变。比如旁边有一根强信号线缆，靠近强信号的那根平行线会接收到更强的干扰，另一根则较弱 —— 两根线上的干扰电流 “大小不等、方向也可能不一致”（不对称） 2、为什么同轴电缆不用做成平行线？ 同轴电缆并非 “不用抗干扰”，而是用 “物理隔绝” 的思路替代了绞合结构，所以成本高一些。

☆ 光纤

光纤是物理层中以光信号为传输载体的介质，核心优势是 “超远传输距离 + 超高带宽 + 强抗干扰”，是当前全球通信骨干网的核心传输介质。

“光纤之父” 高锟 高锟 1933 年出生于江苏省金山县（今上海市金山区），1948 年移居台湾，之后随父亲迁往香港。 1966 年，高锟在国际电话电报公司任职期间，发表了题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，为光纤通信奠定了理论基础。 2009 年，高锟因 “在纤维中传送光以达成光学通讯” 的开拓成就，获得诺贝尔物理学奖。

应用场景

通信骨干网：全球互联网的 “主干道”（如海底光缆、跨省市通信线路），几乎全依赖单模光纤。

数据中心：大型数据中心内服务器间的高速连接（如多模光纤用于机柜间 100Gbps 以上数据传输）。

企业 / 园区网：对带宽和距离要求高的企业（如科技公司、高校），用光纤连接不同楼宇的网络设备。

☆ 无线（WiFi）

WiFi 是物理层中基于电磁波的无线传输技术，核心优势是 “无需布线 + 移动性强”，是当前家庭、办公室等场景最主流的无线接入方式。

WiFi 通过 “无线网卡” 收发信号，本质是将二进制数据（0/1）转化为2.4GHz 或 5GHz 频段的电磁波，通过空气传输。

总结

课上作业大家搜索一下，光纤和双绞线的传输距离大概能达到多少？

数据链路层

数据链路层位于物理层之上，负责相邻设备（如电脑与路由器、路由器与交换机）之间的帧传输，解决 “物理层信号传输可能出错” 的问题。

核心功能

1. 封装成帧：将网络层的 IP 数据包包装成 “数据帧”，添加帧头（含源 / 目的 MAC 地址）和帧尾（含校验位）。 2. 差错控制：通过帧尾的校验位（如 CRC 循环冗余校验）检测数据在传输中是否损坏，若出错则要求重传。 3. 流量控制：当接收方处理速度慢于发送方时，通过 “暂停信号” 控制发送速率，避免数据溢出。

MAC 地址 设备的物理地址，48 位 MAC 地址分为两段，每段 6 位十六进制数，分工明确。全球唯一，由厂商烧录在网卡中，用于标识相邻设备。 6 字节，如 00-1A-2B-3C-4D-5E，前 3 字节 “厂商码”+ 后 3 字节 “设备码”

| 目的MAC地址 | 源MAC地址 | 类型字段（标识上层协议） | 数据（IP数据包） | 校验位（CRC） |  
|---|---|---|---|---|
| 6字节       | 6字节     | 2字节                 | 46-1500字节      | 4字节        |

注意事项：

修改配置前先备份原文件，尤其是 SSH、Nginx、数据库和 Kubernetes 生产配置。

☆ 网卡

网卡（Network Interface Card，NIC）是计算机或终端设备接入网络的 “接口”，是数据链路层最基础的设备。

核心功能：将设备产生的数字信号转换为网络可传输的帧格式，并添加 / 识别 MAC 地址，确保数据发送到正确的目标设备。

关键特点：每块网卡都有唯一的MAC 地址（物理地址），长度为 48 位，是设备在局域网中的 “身份证”。

常见形态：如今多为主板集成，也有独立的 PCI-E 网卡（如千兆、万兆网卡）或 USB 外接网卡。

☆ 交换机

交换机（Switch）是局域网内的 “数据中转站”，是目前数据链路层最常用的设备，用于连接多台设备通信。

核心功能：通过MAC 地址表学习设备的 MAC 地址，仅将数据帧转发到目标设备对应的端口，而非像集线器那样 “广播” 给所有端口，减少网络冲突。

☆ 网桥（Bridge）

网桥是早期用于连接两个或多个局域网的设备，功能类似简化版的交换机。

核心功能：根据 MAC 地址过滤和转发数据帧，将一个大的局域网分割成多个小的 “冲突域”，减少网络内的数据冲突。

网桥主要就是用来隔离网络域的，目前仅在一些老旧网络或简单的局域网扩展场景中偶尔使用。

[实验1] 动手制作网线

实验原理

双绞线通过“绞合结构”抵消电磁干扰，而线序标准是保证信号同步传输的关键。常用标准有两种，核心差异在于橙绿线对的排列顺序：

T568B标准（主流）：线序为“橙白→橙→绿白→蓝→蓝白→绿→棕白→棕”，用于直连网线制作（不同设备间连接，如PC与交换机、路由器与交换机）。

T568A标准：线序为“绿白→绿→橙白→蓝→蓝白→橙→棕白→棕”，用于交叉网线制作（同类设备间连接，如PC与PC、交换机与交换机，早期设备需用，现多支持自动翻转）。

硬件准备

器材名称	数量	用途说明
超五类双绞线（CAT5e）	1根（长度1-2米）	传输电信号，超五类支持千兆速率，满足实验需求
RJ45水晶头	2个	连接终端设备或交换机的RJ45接口，需与双绞线匹配
网线钳	1把	兼具剥线、剪线、压接水晶头功能，需选择带RJ45压接位的型号
网络测线仪	1套（含主机和副机）	检测网线8芯通断及线序是否正确，判断制作质量
美工刀（可选）	1把	辅助剥线，新手建议用网线钳自带剥线位更安全

什么是超5类？ 网线类别（Category）最早是从1开始编号的，分别为1类、2类、3类。进入21世纪，人们在5类网线的基础上，发展出了增强版（Enhanced）的5类网线，也称为5类加强版，支持1000Mbps传输，简称超5类。 5类网线的百兆速率已能够满足大部分使用场景，但是网线布设一般要10年使用寿命，所以需要适当展望未来。目前家庭网络、中小型办公室95%以上是千兆接入，也就是业界说的超5类。

操作步骤

双绞线内有4对彩色线对（橙白-橙、绿白-绿、蓝白-蓝、棕白-棕），制作时需保持线对绞合状态至水晶头根部，减少串扰。

1. 剥线：用网线钳的“剥线位”夹住双绞线一端（距端部约1.5cm处），轻轻旋转一圈，割开外皮后向外拉，露出8根线对。注意不要割伤内部线芯（绝缘层破损会导致短路）。

1. 理线与剪齐：

1. 解开线对，按T568B标准依次排列：橙白→橙→绿白→蓝→蓝白→绿→棕白→棕。 2. 用手指将线捋直，确保线序无错且排列紧密，然后用网线钳“剪线位”将线端剪齐（长度约1cm，确保8根线芯平齐，无长短差）。

1. 插水晶头：手持水晶头（金属弹片朝下，开口朝自己），将剪齐的线端插入水晶头内部，确保8根线芯完全顶到水晶头底部（可从水晶头顶部观察线芯是否到位），且橙白线对应水晶头的第1针脚。

1. 压接固定：将插好线的水晶头放入网线钳的“RJ45压接位”，用力按压网线钳手柄至听到“咔嗒”声，确保金属弹片完全刺穿线芯绝缘层并与线芯接触良好。

1. 制作另一端：重复步骤1-4，制作网线另一端，确保两端线序均为T568B标准（直连网线要求）。

1. 通断测试：将网线两端分别插入测线仪的“主机”和“副机”RJ45接口，打开测线仪电源。

验证测试

正常情况：主机和副机的1-8号指示灯依次同步亮起（对应T568B线序）；

若某灯不亮，说明对应线芯接触不良或断裂；

若灯亮顺序错乱，说明线序错误，需重新制作。

总结

口诀白橙橙、白绿蓝、白蓝绿、白棕棕

传输层

在TCP/IP协议栈中，传输层位于网络层（如IP层）之上、应用层（如HTTP、FTP）之下。主要实现以下功能：

进程寻址：通过“端口号”标识主机内的不同应用进程（如80端口对应HTTP），确保数据能准确交付到应用。

可靠性保障：针对IP层的“无连接、不可靠”特性（IP数据包可能丢失、乱序、重复），提供重传、排序、校验等机制（以TCP为代表）。

流量控制与拥塞控制：避免发送方速率过快导致接收方缓冲区溢出（流量控制），或过多数据注入网络导致链路拥堵（拥塞控制）。

端口 Port

网络层通过IP地址能找到目标主机，但一台主机上有很多应用进程（比如同时开着浏览器、微信、音乐软件）。

数据到了主机后，怎么知道该交给哪个进程？这就需要“端口号”。

场景类比 你要去黑马程序员上课，老师告诉你了校区地址，但是上课在哪里上呢？这就需要告诉你具体的教室编号，不同教室的学生，上课时互不影响。

端口号 Port Number

端口号是一个16位的数字（范围0-65535），分为以下两种：

知名端口号（0-1023）：固定分配给常用应用，比如HTTP用80端口，HTTPS用443端口，FTP用21端口；

动态端口号（1024-65535）：普通应用进程临时使用，用完释放。

套接字 Socket

传输层通过“IP+端口”的组合（称为“套接字”），就能精准定位到两台主机上的通信进程，实现“端到端”通信。

Socket “Socket” 的英文本意是 “插口、插座” 的含义。网络通信场景，借用了这个词语，表示只要连上这个“插口”，就能获取电力（传输数据），而不需要关注对方到底是怎么运行的。插口更符合 Socket 的本意，但后来被翻译成了“套接字”，让初学者会有点儿迷茫。

传输控制协议 TCP（面试）

传输层的两大核心协议为TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议），我们主要聚焦 TCP 进行学习。

TCP术语全双工的协议（两端都可以发送数据也都可以接收数据，两端可以同时发，也可以同时接）。

了解相关名词:

序列号：seq序号，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。
确认序号：ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。

常见的标志位：
        ACK：确认序号有效。
        SYN：发起一个新连接。
        FIN：释放一个连接。

注意事项：

修改配置前先备份原文件，尤其是 SSH、Nginx、数据库和 Kubernetes 生产配置。

    CLOSED                        初始（无连接）状态。
    LISTEN                        侦听状态，等待远程机器的连接请求。
    SYN_SEND
    在TCP三次握手中，主动连接端发送了SYN包后，进入SYN_SEND状态，等待对方的ACK包。
    SYN_RECV 
    在TCP三次握手中，主动连接端收到ACK包后，进入SYN_RECV状态。
    ESTABLISHED 
    完成TCP三次握手后，主动连接端进入ESTABLISHED状态。此时，TCP连接已经建立，可以进行通信。

    FIN_WAIT_1     在TCP四次断开时，主动关闭端发送FIN包后，进入FIN_WAIT_1状态
    FIN_WAIT_2     在TCP四次断开时，主动关闭端收到ACK包后，进入FIN_WAIT_2状态
    TIME_WAIT      在TCP四次断开时，主动关闭端发送了ACK包之后，进入TIME_WAIT状态
    CLOSE_WAIT     在TCP四次断开时，被动关闭端收到FIN包后，进入CLOSE_WAIT状态
    LAST_ACK       在TCP四次断开时，被动关闭端发送FIN包后，进入LAST_ACK状态，等待对方的ACK包。

注意事项：

修改配置前先备份原文件，尤其是 SSH、Nginx、数据库和 Kubernetes 生产配置。

三次握手

SYN（Synchronize）：同步序列号，用于发起连接。 Chronic

ACK（Acknowledgment）：确认标志，表示确认号字段有效。

SEQ（Sequence Number）：数据包的序列号，确保数据有序传输。

ACK Number：期望收到的下一个字节的序列号（即已收到的序列号+1）。

TCP三次握手的过程如下：
 1. 客户机A端（主动连接端）发送一个SYN包给服务器B端（被动连接端）；
 2. 服务器B端（被动连接端）收到SYN包后，发送一个带ACK和SYN标志的包给客户机A端（主动连接端）；
 3. 客户机A端（主动连接端）发送一个带ACK标志的包给服务器B端（被动连接端），握手动作完成。

三次握手
1. 客户端：我想发送请求
2. 服务端：好的，我知道你要发送请求了，同意发送
3. 客户端：好的，我知道你同意了，那我开始发送了

三次握手：
第一次握手： 客户端发送请求到服务器端， 要求建立TCP连接
第二次握手： 服务器端接收到客户建立TCP连接的请求， 并做出响应告知已经收到连接请求， 确认客户端是否可以收到服务器的响应信息
第三次握手： 客户端收到服务器的响应信息后，做出响应，告知服务器端已经收到响应信息 

这个时候， 不管是客户端还是服务端，都确认对应可以发送消息也可以接受消息， 此时建立好TCP连接通道

后续就可以正常发送消息，但是要注意， 后续每一次发送消息其实都在存在再次确认方案

TCP是全双工模式：两端都可以发 也都可以同时接收

注意事项：

修改配置前先备份原文件，尤其是 SSH、Nginx、数据库和 Kubernetes 生产配置。

四次挥手

TCP四次断开的过程如下：
1. 客户机A端（主动连接端）发送一个FIN包给服务器B端（被动连接端）请求断开连接；
2. 服务器B端（被动连接端）收到FIN包后，发送一个ACK包给客户机A端（主动连接端）；
3. 服务器B端（被动连接端）发送了ACK包后，再发送一个FIN包给客户机A端（主动连接端）确认断开；
4. 客户机A端（主动连接端）收到FIN包后，发送一个ACK包，当服务器B端（被动连接端）收到ACK包后，四次断开动作完成，连接断开。

四次挥手
1. 客户端：我不需要请求了，可以关闭连接了
2. 服务端：好的，我知道你要关闭了
3. 服务端：我发送完成了，可以关闭了
4. 客户端：好的，我知道你发送完成了，确认关闭

四次挥手：
第一次挥手： 客户端发起断开请求（客户端已经发送完数据了， 想要断开连接）
第二次挥手： 服务端收到要断开请求的连接， 响应客户端， 告知已经收到断开请求， 但需要等待我这边发送完成
第三次挥手： 服务端在完成数据发生后， 再次响应给客户端， 告知已经发送完成， 可以进行关闭操作
第四次挥手： 客户端一直在等待接收服务器端告知已经发送完成的请求， 一旦收到后， 就理解响应服务器告知已经关闭完成，服务端也会正常关闭

通过这四次挥手，可以确保客户端 和 服务器都能够保证双方都发送完了消息也接收完了消息， 从而正常断开连接

注意事项：

修改配置前先备份原文件，尤其是 SSH、Nginx、数据库和 Kubernetes 生产配置。

要求一： 能够说出OSI和 TCP/IP的 七层模型和四层模型

要求二： 能够说出OSI的七层模型每一层的作用

要求三：能够说出网络通信客户端是如何一步一步连接到服务器端

要求四：TCP三次握手 和 四次挥手能讲的出来

希望可以用自己的话来进行阐述， 千万不要感觉出来你在背诵一个内容

先按照这些问题， 一一整理好每个问题的答案， 然后后续使用多天 多次的查看即可

注意事项：

修改配置前先备份原文件，尤其是 SSH、Nginx、数据库和 Kubernetes 生产配置。

抓包利器 Wireshark

网络通信的“黑盒”可通过抓包工具打开，Wireshark作为业界主流的开源抓包软件，能实时捕获网络中的数据帧与数据包，直观呈现数据从应用层到物理层的封装过程及传输细节。

Wireshark的界面设计围绕“抓包-分析”核心逻辑，熟悉界面元素是高效操作的前提，基本抓包流程仅需3步，门槛极低。

官网地址：https://www.wireshark.org/

下载安装

下载下来，一路点击安装就可以。

安装完成后，可以调整字体，使得后面的操作更清晰。

核心技能

启动Wireshark后，界面分为4个核心区域。

1. 捕获接口区（顶部）：显示当前设备的所有网络接口（如以太网、WiFi、虚拟机网卡），接口名称后括号内的“流量数值”表示该接口实时收发数据量。关键操作：双击目标接口即可开始抓包；若需过滤接口，右键接口选择“启用”/“禁用”。

1. 数据包列表区（左上）：按捕获时间顺序展示所有数据包，每一行代表一个数据包，包含7列核心信息，鼠标悬停可查看字段说明：

1. No.：数据包序号（捕获顺序，非实际传输顺序）； 2. Time：捕获时间（默认相对于抓包开始时间，可在“视图→时间格式”中修改为绝对时间）； 3. Source：源IP地址（或MAC地址，依协议层级而定）； 4. Destination：目的IP地址（或MAC地址）； 5. Protocol：数据包所属协议（如ICMP、TCP、UDP）； 6. Length：数据包总长度（单位：字节，含帧头、包头和数据）； 7. Info：数据包关键信息（如Ping的“echo request”/“echo reply”，TCP的“SYN”/“ACK”）。

1. 数据包详情区（左下）：选中数据包列表中的某一行，此处会以“树状结构”展示该数据包的协议层级（从物理层到应用层），点击层级前的“+”可展开查看具体字段（如以太网帧头的MAC地址、IP包头的TTL值）。这是协议分析的核心区域。

1. 数据包原始数据区（右下）：展示数据包的二进制原始数据和对应的十六进制、ASCII码，与详情区的字段一一对应（点击详情区字段，原始数据区对应位置会高亮）。主要用于底层协议调试或数据校验。

操作流程

1. 选择捕获接口：查看当前联网接口：若用网线连接，选择“以太网”接口；若用WiFi，选择“WLAN”接口（可通过接口后的实时流量判断，有数据传输的即为当前联网接口）。

1. 高级设置（可选）：右键目标接口，选择“选项”，可配置抓包过滤规则（抓包前过滤，减少冗余数据）、设置捕获文件大小（避免占满磁盘）、开启“混杂模式”（捕获接口收到的所有数据，包括非目标自身的数据包，默认开启）。

1. 开始/停止抓包：点击工具栏“开始捕获”按钮（红色鲨鱼鳍图标），此时接口名称旁会显示“正在捕获”，数据包列表区开始实时刷新数据。

1. 执行目标操作：在抓包期间，完成需要分析的网络操作（如Ping网关、打开网页），操作完成后立即点击工具栏“停止捕获”按钮（灰色方形图标），避免捕获过多无关数据。

1. 保存与导出（可选）：抓包完成后，通过“文件→保存”将捕获的数据包保存为“.pcapng”格式（Wireshark默认格式，支持后续重新打开分析）。

1. 若需分享部分数据，可选中目标数据包，右键选择“导出选中的分组”，按需导出为单独文件。

对比维度	捕获过滤器（Capture Filter）	显示过滤器（Display Filter）
作用时机	抓包前配置，仅捕获符合规则的数据	抓包后配置，从已捕获数据中筛选
语法规则	基于Berkeley Packet Filter（BPF）语法，较简洁	Wireshark自定义语法，支持更复杂的条件组合
配置位置	接口“选项”对话框中的“捕获过滤器”输入框	主界面顶部的“显示过滤器”输入框（带放大镜图标）
核心优势	减少磁盘占用，提高抓包效率	灵活筛选，支持动态调整规则，不影响原始数据

[实验2] Wireshark观察数据封装

网络分层的核心机制是“数据封装”——

发送端从应用层到物理层逐层添加头部信息（信封），

接收端从物理层到应用层逐层剥离头部信息（拆信封）。

本实验通过“PC访问HTTP网页”的场景，用Wireshark捕获完整数据包，直观观察

“应用层→传输层→网络层→数据链路层”

的封装过程，验证理论知识。

实验目标

1. 基础目标：掌握Wireshark捕获HTTP/TCP/IP/以太网多层数据包的方法，能通过过滤器筛选目标数据。 2. 核心目标：识别TCP段头（传输层）的核心字段，理解“应用层数据→TCP段→IP包→以太网帧”的逐层封装关系。 3. 拓展目标：对比请求包与响应包的封装差异，理解“三次握手”在数据封装前的作用。

实验原理

本实验选择HTTP协议（无加密，便于观察应用层数据），完整通信流程如下：

1. 应用层：浏览器产生HTTP请求数据（如“GET / HTTP/1.1”）。 2. 传输层：添加TCP头部（源端口、目的端口80、序列号等），形成TCP段（因HTTP基于TCP协议）。 3. 网络层：添加IP头部（源IP、目的IP、Protocol=6等），形成IP包。 4. 数据链路层：添加以太网帧头（源MAC、目的MAC、Type=0x0800等），形成以太网帧。 5. 物理层：将帧转化为电信号/光信号发送，接收端反向拆封。

实验器材与环境准备

硬件：联网PC1台（确保能访问互联网）。

软件：Wireshark、浏览器（Chrome/Edge，关闭HTTPS强制跳转）、命令提示符。

实验素材：HTTP测试网站（如“http://example.com”，国际标准HTTP网站，无加密）。

环境配置：清除浏览器缓存（避免重复请求无数据），关闭VPN和防火墙（防止拦截），以管理员权限启动Wireshark。

实验步骤（分阶段实施）

阶段1：捕获HTTP请求数据包

1. 步骤1：启动Wireshark并配置过滤启动Wireshark，选择当前联网接口（以太网/WLAN），点击“开始捕获”。

1. 在显示过滤器输入“http and host example.com”（仅显示与目标网站相关的HTTP数据），暂不应用。

1. 步骤2：执行网页访问操作打开浏览器，在地址栏输入“http://example.com”，按下回车，等待网页完全加载。

1. 网页加载完成后，立即返回Wireshark点击“停止捕获”，然后点击过滤器“应用”按钮。

1. 步骤3：筛选目标数据包在数据包列表区找到“Protocol”为“HTTP”、“Info”为“GET / HTTP/1.1”的请求包（如No.256），这是应用层HTTP请求的核心包。

1. 记录该包对应的“Source”（源IP:源端口）和“Destination”（目的IP:80），后续分析将围绕该包展开。

阶段2：逐层分析数据封装结构

选中“GET / HTTP/1.1”请求包，在详情区按“数据链路层→网络层→传输层→应用层”顺序展开，记录各层头部信息及数据内容，填写实验记录表（见阶段3）。

1. 层1：数据链路层（以太网帧）展开“Ethernet II”，记录源MAC、目的MAC、Type字段值。

# 在 windows 电脑上，打开 cmd，执行
ipconfig /all

注意事项：

修改配置前先备份原文件，尤其是 SSH、Nginx、数据库和 Kubernetes 生产配置。

网络仿真平台 Cisco Packet Tracer

常见仿真平台

☆ eNSP

eNSP（Enterprise Network Simulation Platform，企业网络模拟平台）是一款由华为自主开发的、免费的、可扩展的、图形化操作的网络仿真工具平台，主要对企业网络路由器、交换机及相关物理设备进行软件仿真，完美呈现真实设备部署实景。

适用场景：刚接触网络模拟的新手，或者重点学习华为设备配置、备考华为认证（如HCIA/HCIP）的学习者。

缺点：需要安装 eNSP、WinPcap、Virtual Box 等工具。

☆ EVE-NG

EVE-NG（Emulated Virtual Environment - NextGeneration，下一代仿真虚拟环境）是一款跨平台的模拟工具（支持Windows、Linux等），支持模拟多种品牌设备，比如华为、思科、 Juniper等，还能加载真实设备的系统镜像，模拟效果更贴近真实环境。