网络协议概述

概述：互联网的本质：物理连接介质 + 一系列网络协议。

协议分为OSI七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层：

一、物理层：光缆、电缆、双绞线、无线电波等用于传递电信号：

 发送（电信号）高低电压，高电压代表数字1，低电压代表数字0

二、数据链路层：定义电信号的分组方式，目前的统一标准是以太网协议

1. Ethernet以太网协议规定：

每一组电信号构成一个数据包，叫做“帧”

每一帧分为：head和date两部分

           

2. 源地址和目标地址：接入网络的设备的网卡地址，即MAC地址。

MAC地址：每个网卡出厂时具有唯一一个mac地址，由12位16进制数表示，前6位代表厂商编号，后6位流水号：

             

3. 广播：有了mac地址，同一网络内的两台主机就可以进行通行了。Ethernet采用广播的方式进行通信，即计算机通信基本靠吼：

假设同一网络内，有PC1 PC2 PC3 PC4四台主机，PC1要和PC4通信，那么PC1按照广播的方式发送数据包（PC1如何获取PC4的mac地址？：arp协议(网络层中）），同一网络的所有主机，如PC2, PC3都会收到这个包，拆开查看head中的目标地址是不是自己的MAC，如果是就响应。

三、网络层：IP协议

1. ethernet协议解决了局域网（子网）内的计算机通信问题，IP协议用来标识PC所在的子网。

1. ip地址由32位二进制表示，但通常写成四段十进制数，比如：172.16.10.1
2. 范围0.0.0. ~ 255.255.255.255
3. 子网掩码是表示子网特征的一个参数，形式上等同于IP地址。它的网络部分全部为1，主机部分全部位0。比如IP地址172.16.10.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000（即十进制255.255.255.0）

2. 如何根据ip地址和子网掩码来判断两台PC是否在同一网络？

比如PC1的的IP是172.16.10.1，PC2的IP是172.16.10.2，它们的子网掩码都是255.255.255.0 

将各自的IP地址与子网掩码进行AND运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0）

 

                              

          

          tips: 二进制和十进制转换可以用WIN10自带的计算器。

3. IP数据包：head + data，直接放入以太网的data部分

          

4. ARP协议：基于IP地址解析MAC地址

   1. 工作方式，每台主机的IP都是已知的的，通过IP和子网掩码来判断通信的两台主机是否是同一子网。
   2. 如果在同一子网，就通过广播的方式发送数据包，同一子网的所有计算机都收到并拆包，如果目标IP是自己，就响应自己的MAC地址。有了目标机器MAC地址，就可以进行通信。
   3. 如果不在同一子网，则在目标MAC处填入FF:FF:FF:FF，网关响应自己的MAC，获取了网关MAC后，将数据包发给网关，由网关与目标主机的网关进行路由通信，将数据包发出去。

四、传输层：TCP/UDP协议：基于端口，能标识一台机器上的应用程序 ，建立端口到端口的通信

1. 端口范围：0 ~ 65535，0 ~1023为系统占用端口
2. TCP 可靠传输，UDP不可靠传输
3. 数据包，放入IP的data部分

     

4. TCP的三次和四次握手：

                            

五、应用层：http、ftp

1. http数据包封装用户数据

     

2. socket套接字：
   

          位于应用层和传输层之间的一个抽象层：把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口，供应用层调用以实现网络通信

六、其他

1. DHCP：为网络中的计算机分配IP地址、子网掩码、网关地址、DNS服务器等信息。
2. DNS：递归+迭代查询。知道域名并不能直接通信，需要将域名解析为IP地址
3. 用户上网流程