Linux：网络基础(协议数据的封装与分用)

Posted 2021-05-25 It‘s so simple

文章目录

• 1. 协议
• • 1.1 协议的概念
  • 1.2 协议的分层
  • • 1.2.1 OSI 七层模型
    • 1.2.2 TCP/IP四层(五层)模型
• 2. 数据的封装与分用
• • 2.1 数据的流向
  • 2.2 ip，端口的本质和作用
  • 2.3 数据的封装和分用
  • 2.4 常见的问题

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1. 协议

1.1 协议的概念

协议的概念

协议是双方约定同一种语言，从而可以进行沟通。

网络协议

那么网络协议就是通信双方在约定通信时使用的一种数据格式，从而进行网络通信。

碎片知识：网络是按照区域进行划分的，可以划分为局域网、城域网和广域网。

1.2 协议的分层

网络是有分层结构的，每一个分层当中有不同的网络协议，不同的网络协议完成不同的事情，不同的分层都有自己要完成的事情。

再说协议的分层之前，我们先来看看网络协议簇和网络的体系结构

网络协议簇：顾名思义，就是由很多网络协议组成，称之为协议簇。

体系结构：体系结构规定了网络的分层以及每一个分层所要完成的功能，以及每一个分层所拥有的协议，还规定了每一个分层与自己上下层之间的关系。

1.2.1 OSI 七层模型

对于该模型，我们只需要记住七个字即可：物数网传会表应

物	数	网	传
物理层	数据链路层	网络层	传输层
会	表	应
会话层	表示层	应用层

由于划分的太繁琐，因此在工业当中并没有广泛的应用。

1.2.2 TCP/IP四层(五层)模型

分层	作用
应用层	程序员写的代码都是应用层的代码，换句话来说，程序员都是工作在这一层的
传输层	端与端之间的传输，端指的是端口(端点)
网络层	IP地址管理和路由选择，该层的典型设备是路由器
数据链路层	网络数据帧的传输，负责相邻设备之间的传输，典型的设备是交换机
物理层	将二进制数据转化成为光电信号，并进行传输，典型的设备是集线器

四层和五层的区别就是四层模型没有物理层，其他的都有。

2. 数据的封装与分用

2.1 数据的流向

就拿个简单的例子来说把，张三在地区A用手机里的微信给在地区B的李四发了一条消息，在这个过程中，首先，微信是一个应用程序，由它产生的数据也是应用数据，我们知道这些应用数据、应用程序都存在于应用层的，所以微信的消息也是微信这个程序产生的一条数据，那么，这条消息是如何到达李四的手机上的呢？

其实也不难理解，根据TCP/IP五层模型，这条消息首先从张三手机网络上的应用层->传输层->网络层->数据链路层->物理层(该过程统称为网络协议栈)，到物理层之后，这条消息被转为光电信号从光缆中传输到李四所在地区B，然后再被李四的手机所捕获到，再经过物理层->数据链路层->网络层->传输层->应用层，最终被李四所接收到，这就是一个宏观上的数据的流向。

总结一下就是

网络数据的转发，需要先经历自己的网络协议栈，进而通过网络将数据转化为光电信号传输到对端机器中去。

对端机器收到数据之后，需要经历自己的机器网络协议栈的层层向上提交，一直将数据提交到应用程序当中。

2.2 ip，端口的本质和作用

① ip地址

我们通常所说的ip地址，基本上都是ipv4版本的ip地址，ipv4的地址本质上是一个uint32_t的整数，它的范围也就是(0~2³²)，也就是最多有42亿多个ip地址，并且这些地址通常都是按照点分十进制的方式来表示的，举个例子就是192.168.32.2

它是以点来分隔出了四部分，即每个部分只占用了一个Byte，换句话说每一个部分的每一个数字的范围都是(0~255)。

它的作用就是可以在网络中唯一标识一台主机，一个公网ip只能被一台机器所占有，并且一个机器可以拥有多个ip地址。

这里需要注意的是，ip地址中有三段地址是不能进联网的，但是是可复用的，被称为私网ip。

② 端口

端口的本质就是以一个uint16_t的整数，范围是 [0~65535] (也就是2¹⁶)。

它的作用就是在一台机器中唯一的标识一个进程，它所引申出来的含义就是：一个端口只能被一个进程所绑定，并且一个进程可以绑定多个端口。

2.3 数据的封装和分用

之前也讲了网络数据的流动，是需要经过网络协议栈的，那么，网络协议栈在进行数据转发的时候，到底做了哪些事情呢？

还是用之前的那个张三给李四发消息的例子，现在具体一点，张三给李四发送了一个"abcdef"的消息，现在我们来具体的看一下网络协议中具体做了哪些事情。

首先看发送方，如下图

再看接收方：

整体来看就是

2.4 常见的问题

① 一条网络数据需要网络转发的时候，需要具备哪些条件？

解答：网络数据中需要包含五元组信息，{源ip地址，源端口，目的ip，目的端口，协议}，网络数据中是一定是要存在五元组信息的，否则网络就没有办法进行转发。

② 对于接收方而言，所有的网络数据都是需要经历网络协议栈的，但是，怎么去区分网络数据到底是哪一个应用数据的？

解答：我们可以通过前面所提到的端口来对其进行区分。