基础知识-网络

Posted 2020-10-06

• osi七层协议
• tcp/ip五层模型
  • 物理层
  • 数据链路层
    • 以太网协议：
    • MAC地址
    • 广播
  • 网络层
    • IP协议：
    • ARP协议
  • 传输层
    • TCP协议
    • UDP协议
  • 应用层
  • socket
• 用户上网流程

osi七层协议

互联网协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层
?
每层运行常见物理设备
?

tcp/ip五层模型

我们将应用层，表示层，会话层并作应用层。
每层都运行特定的协议，越往上越靠近用户，越往下越靠近硬件

物理层

物理层由来：孤立的计算机之间要想一起玩，就必须介入Internet，言外之意就是计算机之间必须完成组网
?
物理层功能：主要是基于电器特性发送高低电压（电信号），高电压对应数字1，低电压对应数字0

数据链路层

数据链路层由来：单纯的电信号0和1没有任何意义，必须规定电信号多少位一组，每组什么意思
数据链路层功能：定义了电信号的分组方式

以太网协议：

早期的时候各个公司都有自己的分组方式，后来形成了统一的标准，即以太网协议Ethernet
Ethernet规定：

• 一组电信号构成一个数据包，叫做‘帧’
• 每一组数据帧分成：报头head和数据data两部分

head	data

head包含：（固定18个字节）

• 发送者 / 源地址，6个字节
• 接收者 / 目标地址，6个字节
• 数据类型，6个字节

data包含：（最短46字节，最长1500字节）数据包的具体内容

head长度+data长度 = 最短64字节，最长1518字节，超过最大协助就分片发送

MAC地址

head中包含的源和目标地址由来：Ethernet规定介入Internet的失败都必须具备网卡，发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即MAC地址

MAC地址：每块网卡出厂时被烧制上一个世界唯一的MAC地址，长度为48位二进制，通常有12位十六进制数标识（前六位是厂商编号，后六位是流水线编号）
?

广播

有了MAC地址，同一网络内的两台主机就可以通行了（一台主机通过arp协议获取另外一台主机的MAC地址）Ethernet采用最原始的方式，广播的方式进行通行，即计算机通行基本靠吼
?

网络层

网络层由来：有了Ethernet、MAC地址、广播的发送方式，时间上的计算机就可以彼此通行了，问题是时间范围的互联网是有一个个彼此隔离的小的局域网组成的，那么如果所有的通行都采用以太网的广播方式，那么一天机器发送的包全世界都会收到，这就不仅仅是效率低的问题了，这会是一种灾难
?
上图结论：必须找出一种方法来区分那些计算机同属于同一广播域，哪些不是，如果是就采用广播的方式发送，如果不是就采用路由的方式（向不同广播域/子网分发数据包），MAC地址是无法区分的，它只跟厂商有关
网络层功能：引入一套新的地址用来区分不同的广播域/子网，这套地址即网络地址

IP协议：

• 规定网络地址的协议叫IP协议，它定义的地址称之为IP地址，广泛采用的V4版本即IP4，它规定网络地址由32位二进制标识
• 范围：0.0.0.0 - 255.255.255.255
• 一个IP地址通常写成四段十进制数，列192.168.1.110

IP地址分为:网络部分（标识子网）和 主机部分（标识主机）

子网掩码：所谓”子网掩码”，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。

IP协议的作用：主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络。

IP数据包：分为head（长度为20到60字节）和data（最长65515字节）部分，无需为ip包定义单独的栏位，直接放入以太网包的data部分
以太网数据包的data部分，最长只有1500Byte。如果ip数据包超过了1500Byte，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送

以太网头	IP头	IP数据

ARP协议

arp协议由来：计算机通信基本靠吼，即广播的方式，所有上层的包到最后都要封装上以太网头，然后通过以太网协议发送，在谈及以太网协议时候，我门了解到通信是基于mac的广播方式实现，计算机在发包时，获取自身的mac是容易的，如何获取目标主机的mac，就需要通过arp协议

arp协议功能：广播的方式发送数据包，获取目标主机的mac地址

传输层

传输层的由来：网络层的ip帮我们区分了子网，以链路层的MAC地址帮我们找到主机，但电脑上运行着多个应用程序，那么我们通过ip和MAC找到了一台特定的主机，如何标识这台主机上的应用程序，答案就是端口，端口即应用程序与网卡关联的编号。

传输层功能：建立端口到端口的通信
端口范围0~65535， 0~1023为系统占用端口

TCP协议

可靠传输，TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割

以太网头	IP头	TCP头	数据

TCP报头
?

TCP三次握手和四次挥手
?

UDP协议

不可靠传输，“报头”部分一共只有8个字节，总长度不超过65535字节，正好放进一个IP数据包。

以太网头	IP头	UDP头	数据

应用层

应用层由来：用户使用的都是应用程序，均工作与应用层，互联网是开放的，大家都可以开放自己的应用程序，数据多种多样，必须规定好数据的组织形式

应用层功能：规定应用程序的数据格式
?

socket

用户上网流程

?

1. 获取本机IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器
2. 打开浏览器输入要访问网址
3. 查看本地DNS服务器是否有该网址对应的ip地址
4. 本地DNS服务器中没有保存，访问根DNS服务器，根据域名返回该域名定于域名服务器地址
5. 访问顶级域名服务器地址，返回网址对应的ip地址
6. 访问对应ip地址的服务器
7. 服务器返回客户端请求的信息