网络通信

Internet

　　电脑与电脑之间是如何通信呢？我们都知道是通过网络，就好比一个人与另一个人交流是通过语言，那么问题来了，世界上这么多的语言我们如何确定语言相同呢，因此我们定义了一个国际通用语言英语

　　那电脑与电脑之间同样，我们要给他定义一个通用语言，因此网络协议便诞生了。

osi七层协议

　　互联网协议根据功能不同又分为osi七层协议或tcp/ip五层协议或tcp/ip四层协议　　

　　

　　传输层：主要运行四层交换机，四层路由器

　　网络层：路由器，三层交换机

　　数据链路层：网桥，以太网交换机，网卡

　　物理层：中继器，集线器，双绞线

tcp/ip五层模型详解

　　物理层：主要基于电器特性发送高低电压 高电压对应数字1 ，低电压对应数字0

　　数据链路层：我们通过物理层可以发送一组一组的电信号（相当于二进制数），但我们怎么知道什么意思呢，因此数据链路层定义了电信号的分组方式

　　　　　以太网协议 （一个统一的标准）

　　　　　　1 规定一组电信号构成一个数据包，叫做‘帧’　　

　　　　　　2 每一帧的数据分为：报头head和数据data部分

　　　　　　3 head包含：（固定18个字节） 发送者 / 源地址 （6字节）; 接收者 / 目标地址 （6字节）; 数据类型（6字节）

　　　　　　4 data包含: (最短46字节，最长1500字节) 数据内容

　　　　mac地址 （网卡的地址）

　　　　广播

　　　　　　有了mac地址，主机之间便可以通过广播的方式来进行通信

　　　　　　

　　　

　　　　　　

　　　网络层

　　　　　　有了以太网，mac地址，广播的通信方式但这种方式在一个局域网内很好的运作，但所有的电脑都这样通信就会成为灾难了

　　　　　　我们的网络有一个一个的局域网所组成，因此我们必须要能够区分每个局域网

　　　　　　ip协议

　　　　　　　　规定网络地址的协议叫做ip协议，由32为的二进制组成

　　　　　　　　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，例如：127.0.0.1

　　　　　　　　ip地址分为两大部分 

　　　　　　　　　　网络部分：标示子网

　　　　　　　　　　主机部分：标示主机

　　　　　　子网掩码

　　　　　　　　我们如何区分ip地址的两大部分呢，根据子网掩码，他表示子网络特征的一个参数。在形式上等同于ip地址，也是一个32位的二进制数，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0

　　　　　　　　例如：ip地址192.168.11.111，如果已知网络部分是前24位，主机部分为后8位，那么子网络掩码就是1111 1111. 1111 1111. 1111 1111. 0000 0000，写成十进制就是255.255.255.0

 

　　　　　　　　通过子网掩码与ip的AND运算我们就可以计算出ip的网络部分  例如：

　　　　　　　　　　172.16.10.1：10101100.00010000.00001010.000000001

　　　　　　　　　　255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

　　　　　　　　　　AND运算得网络地址结果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

　　　　　　ip数据包

　　　　　　　　分为head和data

　　　　　　　　　　head:长度为20到60字节

　　　　　　　　　　data:最长为65515字节

　　　　　　arp 协议

　　　　　　　　通信是基于mac广播的方式实现 但我们如何获取到目标的mac地址呢，就需要通过arp协议

　　　　　　　　首先通过ip地址和子网掩码区分自己所处的子网

　　　　　　　　

　　　　　　　　其次 分析172.16.10.10/24与172.16.10.11/24处于同一网络(如果不是同一网络，那么下表中目标ip为172.16.10.1,通过arp获取的是网关的mac

　　　　　　　　

　　　　　　　　三 这个包会以广播的方式在发送端所处的自网内传输，所有主机接收后拆开包，发现目标ip为自己的，就响应，返回自己的mac

 

　　　　局域网与局域网之间的通信需要网关

　　　　　　一个主机在局域网内通信 通过广播就可以找到，如果不在同一局域网则将ip交予网关，网关通过路由规则则可以找到相应的局域网，网关与对方网关通信，提供要找的ip，对方网关在自己局域网内广播，根据mac地址找到主机，发送信息，同样滴方式返回数据

 

　　传输层

　　　　网络层帮我们把主机联系在一起 我们如何找到主机上的应用呢 便是端口

　　　　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 理论上没有长度限制 但一般不会超过ip数据包的长度

　　　　　　

　　　　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65,535字节，正好放进一个IP数据包。

 　　　　tcp报文

　　　　

　　　　　tcp三次握手和四次握手

　　　　

 

　　socket ：帮助我们进行tcp/ip通信 是一个抽象层

　　　　

　　　　socket起源于UNIX，在Unix一切皆文件哲学的思想下，socket是一种"打开—读/写—关闭"模式的实现，服务器和客户端各自维护一个"文件"，在建立连接打开后，可以向自己文件写入内容供对方读取或者读取对方内容，通讯结束时关闭文件

　　　

　　网络通信实现

　　　　每台主机需要：本机的ip地址，子网掩码，网关的ip地址，dns的ip地址

　　　　获取这些要素的方式

　　　　　　静态获取 (手动配置)

　　　　　　动态获取 (通过dhcp获取)

　　　　　　　　以太网头 | ip头 | udp头 | dhcp数据包

　　　　　　　　前边的以太网头设置本机的mac地址和接收方的mac地址 接收方不知道则填入一个FF-FF-FF-FF-FF-FF

　　　　　　　　ip头 设置发送方的ip和接收方的ip，这时对于这两者，本机都不知道。于是本机为0.0.0.0，接收方设为255.255.255.255

 　　　　　　　  udp头，设置发出方的端口和接收方的端口，这一部分是dhcp协议规定好的，发出方是68 接收方是67

　　　　　　　　这个数据包构造完成后，就可以发出了。以太网是广播发送，同一个子网络的每台计算机都收到了这个包。因为接收方的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF，看不出是发给谁的，所以每台收到这个包的计算机，还必须分析这个包的IP地址，才能确定是不是发给自己的。当看到发出方IP地址是0.0.0.0，接收方是255.255.255.255，于是DHCP服务器知道”这个包是发给我的”，而其他计算机就可以丢弃这个包。接下来，DHCP服务器读出这个包的数据内容，分配好IP地址，发送回去一个”DHCP响应”数据包。这个响应包的结构也是类似的，以太网标头的MAC地址是双方的网卡地址，IP标头的IP地址是DHCP服务器的IP地址（发出方）和255.255.255.255（接收方），UDP标头的端口是67（发出方）和68（接收方），分配给请求端的IP地址和本网络的具体参数则包含在Data部分。

 

　　网络通信流程

　　　　　　1. 本机获取

　　　　　　　　　本机的ip地址

　　　　　　　　　子网掩码

　　　　　　　　　网关的ip地址

　　　　　　　　　dns的ip地址

　　　　　　2 打开浏览器

　　　　　　3 dns协议

　　　　　　

　　　　4 HTTP请求

　　　　5 tcp协议

　　　　6 ip 协议

　　　　7 以太网协议

　　　　8 服务端响应