一、网络协议基础篇
一台完整的计算机由硬件、系统、软件组成,具备这三个条件,计算机就可以运行,但是只能自己和自己玩。为了实现计算机和计算机间的连接,就需要借助互联网,如全世界人类交流将英语作为标准语言一样,计算机间的交流也需要这样一个标准,即互联网协议。
1、互联网的本质
互联网的本质就是一系列的协议,总称互联网协议(internet protocolsuite),互联网的协议的功能是:定义计算机如何接入internet,以及接入internet的计算机的通信标准。
2、osi七层协议
互联网协议按照功能不同分为osi七层或者tcp/ip五层或者tcp/ip四层。从下往上接近用户,从上往下接近硬件,具体如下示意图:
3、tcp/ip五层模型讲解
清楚了每层的主要协议,就理解了整个互联网通信的原理。首先,用户感知到的只是最上面一层应用层,自上而下每层都依赖于下一层,所以我们从最下一层开始切入,比较好理解。
(1)物理层
物理层由来:上面提到,孤立的计算机之间要想一起玩,就必须接入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。
(2)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。数据链路层的功能: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,超过最大限制就分片发送
mac地址:
head中包含的源和目标地址由来:ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡,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:每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址,长度为48位2进制,通常由12位16进制数表示(前六位是厂商编号,后六位是流水线号)
广播:
有了mac地址,同一网络内的两台主机就可以通信了(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,广播的方式进行通信,即计算机通信基本靠吼。
(3)网络层
网络层由来:有了ethernet、mac地址、广播的发送方式,世界上的计算机就可以彼此通信了,问题是世界范围的互联网是由一个个彼此隔离的小的局域网组成的,那么如果所有的通信都采用以太网的广播方式,那么一台机器发送的包全世界都会收到。