TCP / IP 协议

Posted 2021-08-11 Kirl z

TCP / IP 协议（二）

• 1. 网络层
• • 1.1 IP 协议
  • 1.2 网段划分
  • 1.3 路由
• 2. 数据链路层
• • 2.1 理解 MAC 地址
  • 2.2 MTU
  • 2.3 DNS协议
  • 2.4 NAT
  • 2.5 NAPT

1. 网络层

在复杂的网络环境中确定一个适合的路径

1.1 IP 协议

作用: 可以通过 ip 地址 和子网掩码, 计算得出网络号(网段) 和主机号

主机: 配有IP地址, 但是不进行路由控制的设备;
路由器: 即配有IP地址, 又能进行路由控制;
节点: 主机和路由器的统称;

协议头格式

1.2 网段划分

ip地址的格式: 4个部分, 以 . 隔开, 每个部分0~255

IP地址分为两个部分, 网络号和主机号

• 网络号: 保证相互连接的两个网段具有不同的标识;(ip地址的前3个部分)
• 主机号: 同一网段内, 主机之间具有相同的网络号, 但是必须有不同的主机号;(标识同网段, 唯一主机, 第4个部分)
  
• 同网段, 不允许不同主机, 主机号相同
• 不同网段, 允许不同主机, 主机号相同

计算网络号: ip地址+子网掩码 (按位与操作
)

1.3 路由

路由器都具备接入公网的功能(有一个 WAN 网/ 公网的网卡, 绑定公网ip地址)

路由具有路由控制 / 路由选择功能(计算目地的方向)

路由器内部维护一个路由表 (公网网段的坐标), 使用很多的路由算法来计算路线, 目的 ip, 可以知道往哪个方向发数据更近

2. 数据链路层

以太网 (数据格式体现为以太网帧头, 帧尾)

• 源mac
• 目的mac

MAC 地址
用于标识硬件的网络地址 (硬件传输数据时, 必须知道对方的mac 地址, 才能发送)

对比 IP 地址和 MAC 地址

• IP 地址: 是给人用的逻辑地址, 硬件无法使用, 标识整个网络数据传输的起点和终点
• MAC 地址: 是给硬件用的物理地址 (网卡出厂时设置的地址, 全球唯一), 标识网络数据传输时, 经过的每一跳的起点和终点

2.1 理解 MAC 地址

在数据传输时, mac 地址是一跳一跳发生的事情

2.2 MTU

作用: MTU规定数据报发送时大小的, 如果超出大小, 要进行分片

对ip协议的影响:

• 基于ip协议的字段, 来进行分片, 接收时, 基于对应的ip协议字段还原

对UDP协议的影响

• UDP必须试一次一发, 所以分片后, 任意一个丢包, 整个UDP的数据报就没有了

对TCP协议的影响

• TCP是可以多次收发的, 并有安全可靠地传输机制, 如果分片后, 某个包丢失, 整个数据报废, 但是 tcp 有超时重传机制

2.3 DNS协议

DNS是一整套从域名映射到ip的系统

域名: ip对应网络主机的地址, 不方便记忆, 所以产生域名绑定ip(域名也对应主机)

DNS 就是域名转ip的协议

2.4 NAT

路由使用的技术, 对私网ip和公网ip转换的一种协议

2.5 NAPT

转换局域网ip + 局域网进程port 和 路由器公网 ip + 路由器端口号