网络通信原理 五层协议

 

 

　　1. 定义

　　　　任意两台计算机正常通信，需要通过一套统一的标准协议规范，这一系列协议就是‘互联网协议‘。

　　　　互联网协议的功能：定义计算机如何接入internet，以及接入internet的计算机通信的标准。

　　2. tcp／ip五层协议

　　　　互联网协议分为好多种，下面通过tcp／ip五层协议为例举例说明。

　　　　应用层（Application Layer）、传输层（Transport Layer）、网络层（Network Layer）、链接层（Link Layer）、实体层（Physical Layer）。

　　　　a、物理层（Pyhsical Layer）：

　　　　　　通过光纤、电缆、网线、无线电波等物理方式把计算机接入网络。通过高低电压发送二进制信息。传输0和1信号。

 

　　　　b、数据链路层（Link Layer）

　　　　　　1. 定义

　　　　　　　　数据链路层定义了电信号分组方式，保证传输的0和1信号有意义。

　　　　　　2. 以太网协议（Ethernet）

　　　　　　　　　　一组电信号为一‘帧’，包括两部分：报头（head）、数据（data）。

　　　　　　　　　　　　报头：固定为【18字节】=发送者（源mac地址）【6字节】+ 接收者（目标mac地址）【6字节】+ 数据类型【6字节】

　　　　　　　　　　　　数据：数据内容【46～1500字节】

　　　　　　3. mac地址

　　　　　　　　　　mac地址也就是报头中的原mac地址和目标mac地址。

　　　　　　　　　　每一块网卡具有唯一mac地址，长：48位的2进制组成（正好6个字节），表示为12位16进制（前6厂商编号、后6流水线编号）。

　　　　　　　　　　

　　　　　　4. 广播：

　　　　　　　　　　通过mac地址，同一局域网内的两台主机就可以通信了：

　　　　　　　　　　一台计算机向网络中广播数据包，所有计算机都会收到数据包，每台计算机读取数据包中的报头中的目标mac地址，和自己的一样就接受这个数据包，做进一步处理，否则，丢弃这个数据包。

　　　　　　　　　　ps：一块网卡通过ARP协议获取另外一块网卡的mac地址。

 

　　　　c、网络层（Network Layer）

　　　　　　使用以太网协议，单单应用mac地址在局域网内广播方式传输数据不是办法，于是乎‘网络层’诞生了。

　　　　　　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。

　　　　　　规定网络地址的协议，叫做IP协议，其定义的地址，叫做IP地址。

　　　　　　1. IP协议：

　　　　　　　　目前流行的是IP协议是IPv4，32个二进制位组成（4个字节）。

　　　　　　　　IP协议的作用1是为每一台计算机分配IP地址，2是确定哪些IP地址是在同一个子网内。

　　　　　　　　ps：确定IP地址是否在同一个子网，需要和子网掩码AND运算。

　　　　　　2. IP地址：

　　　　　　　　IP地址：网络部分可以是前24位（或者前16位），后8位（或者后16位）是主机部分。

　　　　　　　　子网掩码：网络部分是前24位，主机部分是后8位，

　　　　　　　　　　　　　那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。

　　　　　　3. IP数据包：

　　　　　　　　IP数据包也分为：报头（head）和数据（data），总长最大65535字节。

　　　　　　　　　　报头：固定为【20～60字节】= 版本、长度、IP地址

　　　　　　　　　　数据：数据内容【65475～65515字节】

　　　　　　　　ps：以太网数据包的数据（data）部分就是IP数据包。

　　　　　　4. ARP协议：

　　　　　　　　从IP地址得倒mac地址。

　　　　　　　　。。。

　　　　

　　　　d、传输层（Transport Layer）

　　　　　　传输层就是建立‘端口到端口’的通信，端口号就是使用网卡的程序的编号。

　　　　　　ps：网络层是建立了‘主机到主机’的通信。

　　　　　　端口号：

　　　　　　　　端口号：［0～65535］，［0～1023］被系统占用。

　　　　　　　　ps：Unix把主机＋端口，叫做‘套接字’。

　　　　　　1. UDP协议

　　　　　　　　UDP数据包也分为：报头（head）和数据（data），不超65535字节。

　　　　　　　　　　报头：端口号8个字节

　　　　　　　　　　数据：

　　　　　　　　ps：IP数据包的数据（data）部分就是UDP数据包。

　　　　　　　　UDP协议不可靠，发出数据，不管对方是否接收到。

　　　　　　2. TCP协议

　　　　　　　　TCP协议可靠，每个数据包都有确认机制。

　　　　　　　　TCP数据包没有长度限制，但是为了保证网络效率，一般不超过IP数据包长度。

 

　　　　E、应用层（Application Layer）

　　　　　　规定应用程序数据格式

 

　　总结：

　　　　以太网数据包构成：

　　　　以太网报头＋［IP报头＋ ［TCP报头 ＋ data］］