五分钟入门互联网协议

互联网协议

1、 概述：
互联网协议是两个通信对象在进行通信时所遵从的一组约定和规则。
2、五层模型：
互联网的实现主要分为五层（应用层，传输层，网络层，链路层，实体层），也可分为七层与四层，为了便于理解则将其简化成五层。每一层都有定义了各自的协议，且上层必须依赖于下层，故以下先从实体层来了解互联网协议：

1）实体层：

实体层也称物理层，顾名思义，电脑间通信依赖于物理上的性质，如通过电缆将两台电脑连接起来，并通过规定网络的一些电气特性，传送0和1的电信号来传输信息。
2）链路层：
由于实体层是通过电信号来传输信息，则需要定义电信号组合后的意义，否则单纯的0和1电信号是无法表达所要发送的信息。此时链路层的出现就是为了解决其问题，确定0和1电信号的分组方式和及其表达的意义。
一、以太网：
以太网出现：规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。
规定：一组电信号构成一个数据包，叫做“帧”，每一帧分为两个部分，标头（Head）和数据（Data）。
标头：包含数据包的一些说明项，比如发送者、接受者、以及数据类型等等。（通过MAC地址标识发送者和接受者的信息，如下）
数据：数据包的具体内容。

二、MAC地址：
MAC地址也称物理地址、硬件地址，由网络设备制造商生产是烧录在网卡的EPROM(一种闪存芯片，通常可以通过程序擦写)。且网络中的每一个网络设备都有一个唯一的网络表示，也就是MAC地址。（知道了对方的MAC地址，如何才能把数据包发送到对方手里？通过广播）
三：广播：
发送数据时，将向网络中所有的设备都发送数据包，然后每台设备根据数据标头中包含的接受方的MAC地址与自身MAC相比，相同则接受，不相同则丢弃。
3）网络层：
按照以上所述，在互联网中通信，需要将信息发送给网络中的所有人，在互联网这么大体量下，我们的网络就早已瘫痪，广播只适用于属于同一个子网络中的设备通信。互联网则是一个由非常多的子网络组成的巨型网络，此时需要让不同子网络间能够通信就是网络层的作用。最常见的网络层通信协议就是IP地址。
一、ip地址：
每台设备都有自己独有的MAC地址，但通过MAC地址无法判断该设备是属于哪个子网络的，所以引入IP地址。
目前最常使用的是IPv4，是IP协议的第四版。IPv4规定网址是由32位二进制数组成，通常以四段10进制数表示，从0.0.0.0到255.255.255.255，例如：192.168.1.1就是一个IPv4地址。
二、子网掩码：
有了发送方和接受方的IP地址，则如何判断他们是否属于同一个子网络呢？此时就出现的子网掩码。
如何判断：子网掩码与IP地址及其相似，也是由32位二进制数所组成，但它的网络部分全为1，主机部分全为0。例如：IP地址为192.168.1.1，子网掩码为“255.255.255.0”，就表示此IP的前24位为网络部分，后8位为主机部分。则如果两台设备的子网掩码相同，则表示同属于一个子网络。
三、IP数据包：
标头：主要包括版本、长度、IP地址等信息。
数据：IP数据包的具体内容。
将IP数据报放入以太网数据内，如下图：

四、ARP协议：
ARP协议作用可以认为是通过ip地址获取属于同一子网络中网络设备的MAC地址。它是通过“广播”的形式在同一子网络下发送数据包，子网络中的设备会获取数据包标头的IP地址与自身IP相比，相同返回自己的MAC地址，不同则丢弃。
五、不同子网络的数据传输：
首先，想要把数据发送到目标设备中，必须知道IP地址和MAC地址。
由于双方属于不同的子网络，则不能再子网络中通过ARP协议获取对方的MAC地址，此时需要通过网关，网关会根据路由协议找到对放的网关，从而在通过ARP协议获取对方的MAC地址。即完成通信。
4）传输层：
建立端口到端口间的通信。为什么需要端到端的定义呢，例如你同时登着QQ与微信，别人通过QQ向你发送消息，为什么不会再微信显示呢，这就是因为他们具有不同的端口，在发送和接收数据时，通过端口号来判断数据包是属于哪个应用程序。
一、TCP：
端口间通信的最常用协议，是面向连接的，通过“三次握手”建立连接，它可以保证数据不丢失，安全性高。
二、UDP：
端口间通信的最常用协议，是面向无连接的，直接向指定的设备发送数据包，效率高，安全性低。
三、传输层数据包：
标头：发送端口和接收端口。
数据：具体内容。

5）应用层：
通过协议对传输层发送来的各类数据进行解析，且数据应进行规范，否则应该程序无法解析数据。
3、HTTP协议：
既然有了UDP和TCP协议，为什么还需要HTTP协议呢？
由于UDP协议具有不安全性和不可靠性，以及TCP协议在B/S架构的网站上同时有数十万的用户同时访问是很简单的，数十万的用户同时与服务器保持连接状态，服务器该如何满足承载呢？
这时就出现了HTTP协议，是基于TCP的可靠性连接。用户在请求服务器之后，服务器立即关闭连接，释放资源。保证了资源的最大限度利用以及汲取了TCP的可靠性与安全性。
1）http协议常用的Get与Post请求：
Get：提交的数据会放在URL的之后，以？分割URL和传输数据，参数之间以&连接。由于数据是存放在URL后，且浏览器对URL的长度有限制，所以对Get请求提交的数据长度有限制。也是因为提交的数据会存在URL之后，故安全性不高，例如登录账号时，URL后会带上你的账号密码。
Post：提交的数据保存在HTTP包的Body中，不可见，安全性高，且没有数据长度的限制。