互联网协议学习笔记

互联网协议（Internet ProtocolSuite）

一、概述

1.1五层模型

应用层（Application Layer）

传输层（Transport Layer）

网络层（Network Layer）

链接层（Link Layer）：在“实体层”上方，确定了0和1的分组方式

实体层（Physical Layer）：把电脑连接起来的物理手段，主要规定了一些电器特性，作用是负责传送0和1的电信号

二、实体层

三、链接层

3.1 以太网协议

以太网规定，一组电信号构成一个数据包，叫做"帧"（Frame）。每一帧分成两个部分：标头（Head）和数据（Data）。

head

data

"标头"包含数据包的一些说明项，比如发送者、接受者、数据类型等等；"数据"则是数据包的具体内容。

"标头"的长度，固定为18字节。"数据"的长度，最短为46字节，最长为1500字节。因此，整个"帧"最短为64字节，最长为1518字节。如果数据很长，就必须分割成多个帧进行发送。 

3.2 MAC地址

以太网数据包的“标头”，包含了发送者和接受者的信息。那么，发送者和接受者是如何标识呢？

以太网规定，连入网络的所有设备，都必须具有"网卡"接口。数据包必须是从一块网卡，传送到另一块网卡。网卡的地址，就是数据包的发送地址和接收地址，这叫做MAC地址。

每块网卡出厂的时候，都有一个全世界独一无二的MAC地址，长度是48个二进制位，通常用12个十六进制数表示。

MAC Address

00-B0-D0-86-BB-F7

前6个十六进制数是厂商编号，后6个是该厂商的网卡流水号。有了MAC地址，就可以定位网卡和数据包的路径了。

3.3 广播

上图中，1号计算机向2号计算机发送一个数据包，同一个子网络的3号、4号、5号计算机都会收到这个包。它们读取这个包的"标头"，找到接收方的MAC地址，然后与自身的MAC地址相比较，如果两者相同，就接受这个包，做进一步处理，否则就丢弃这个包。这种发送方式就叫做"广播"（broadcasting）。

有了数据包的定义、网卡的MAC地址、广播的发送方式，"链接层"就可以在多台计算机之间传送数据了。

 四、网络层

4.1 网络层的由来

引进一套新的地址，使得我们能够区分不同的计算机是否属于同一个子网络。这套地址就叫做"网络地址"，简称"网址"。

4.2 IP协议

规定网络地址的协议，叫做IP协议。它所定义的地址，就被称为IP地址。

目前，广泛采用的是IP协议第四版，简称IPv4。这个版本规定，网络地址由32个二进制位组成。

IP Address

172.16.254.1

10101100.00010000.11111110.00000000

习惯上，我们用分成四段的十进制数表示IP地址，从0.0.0.0一直到255.255.255.255。

互联网上的每一台计算机，都会分配到一个IP地址。这个地址分成两个部分，前一部分代表网络，后一部分代表主机。 

4.3 IP数据包

根据IP协议发送的数据，就叫做IP数据包。

4.4 ARP协议

五、传输层

5.1 传输层的由来

5.2 UDP协议

5.3 TCP协议

六、应用层

"应用层"的作用，就是规定应用程序的数据格式。

它的数据就放在TCP数据包的"数据"部分。因此，现在的以太网的数据包就变成下面这样。

七、小结

八、上网设置

8.1静态IP地址

• 本机的IP地址

• 子网掩码
• 网关的IP地址
• DNS的IP地址

下图是Windows系统的设置窗口。

 

8.2 动态IP地址

所谓"动态IP地址"，指计算机开机后，会自动分配到一个IP地址，不用人为设定。它使用的协议叫做 DHCP协议 。

这个协议规定，每一个子网络中，有一台计算机负责管理本网络的所有IP地址，它叫做"DHCP服务器"。新的计算机加入网络，必须向"DHCP服务器"发送一个"DHCP请求"数据包，申请IP地址和相关的网络参数。

8.3 DHCP协议

首先，它是一种应用层协议，建立在UDP协议之上，所以整个数据包是这样的：