网络协议
网络协议
1.C/S,B/S架构
C:client(客户端)
B:browser(浏览器)
S:server(服务器端)
C/S架构:基于客户端与服务端之间的通信.QQ,游戏,快手等
优点:个性化设置,响应速度快
缺点:开发成本,维护成本高,占用空间,用户固定
B/S架构:基于浏览器与服务端之间的通信.火狐浏览器,谷歌浏览器等
优点:开发,维护成本低,占用空间相对低,用户不固定
缺点:功能单一,没有个性化设置,响应速度相对较慢
mac地址确定计算机在局域网的位置
2.网络通信原理
两台计算机之间的通信原理:
1.首先通过各种物理连接介质连接
2.确定对方计算机软件的位置
3.通过统一的标准(一揽子协议)进行数据的收发
#互联网的本质就是一系列的协议,总称为"互联网协议",功能:定义计算机如何接入Internet,以及接入Internet
3.osi七层协议
# 四层 五层 七层
应用层
应用层 应用层 表示层
会话层
传输层 传输层 传输层
网络层 网络层 网络层
数据链路层 数据链路层
网络结构层
物理层 物理层
每层运行常见的物理设备
传输层:四层交换机,四层的路由器
网络层:路由器,三层交换机
数据链路层:网桥,以太网交换机,网卡
物理层:中继器,集线器,双绞线
1.物理层
物理层是网络通信的数据传输介质,由连接不同结点的电缆和设备共同构成(指的就是网线,光纤,双绞线等等物理连接介质).
物理层发送的是比特流
功能:利用传输介质为数据链路层提供物理连接,负责处理数据传输并监控数据出错率,以便数据流的透明传输
2.数据链路层
数据链路可以粗略理解为数据通道,是为网络层提供数据传送服务的.
数据链路层对比特流进行分组.
以太网协议:
早期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
以太网协议(ethernet)规定:
一组电信号构成一个数据报,也就是一帧
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个地址
数据类型:6个地址
data包含(最短46字节,最长1500字节):
数据包的具体内容
一帧数据(head长度 + data长度)最少64个字节,最多1518个字节
发送数据时:一帧数据|一帧数据|一帧数据... 的发送,超过最大限制分片发送
mac地址:
mac地址就是每块网卡出厂时都被烧制上一个世界上唯一的mac地址,长度为48位2进制,通常由12位16进制表示.(前六位为厂商编号,后六位为流水线号)
广播:
发送信息格式: 源mac地址|目标mac地址|数据类型|数据(data)
同一局域网内,通过广播的方式通信(发送数据).(局域网内所有的计算机都能接收到信息分析消息,不是接收者就丢弃,是接收者就接收)
广播:计算机只能在局域网内进行广播,范围过大会造成广播风暴且效率极低
交换机mac地址学习功能:
比如一个交换机的5个接口连接了5台计算机,刚开始默认mac地址如下
1.FF-FF-FF-FF-FF-FF
2.FF-FF-FF-FF-FF-FF
3.FF-FF-FF-FF-FF-FF
4.FF-FF-FF-FF-FF-FF
5.FF-FF-FF-FF-FF-FF
接口1的计算机要发送给接口5的计算机:
源目标mac:1C-1B-0D-A4-E6-44|目标mac:1C-1D-0D-A4-E6-44|数据
会以广播的形式发出,2,3,4,5接口都会收到消息,接口5是目标地址,交换机就会将接口5与mac地址对应上,形成一个mac记录表,以后再发送给接口5,会以单播形式发送
1.1C-1B-0D-A4-E6-44
2.FF-FF-FF-FF-FF-FF
3.FF-FF-FF-FF-FF-FF
4.FF-FF-FF-FF-FF-FF
5.1C-1D-0D-A4-E6-44
#前提:必须知道对方的mac地址才可以以广播的形式发送消息,实际上在网络通信中,只要知道对方的IP与自己IP即可
3.网络层
IP协议
IP协议:确定局域网(子网)的位置
IP地址:规定网络地址的协议叫做IP协议,它定义的地址叫做IP地址,广泛采用的版本为IPV4,它规定网络地址由32位二进制表示
IP地址通常写成:四段分十进制,分为两部分.
网络部分:标识子网
主机部分:表示主机
例:192.168.14.12 (取值范围:0-255,0-255,0-255,0-255)
#单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类,从网络部分或主机部分都无法分辨一个ip所处的子网
子网掩码
子网掩码就是表示子网络特征的一个参数,他在形式上等同于IP地址,也是一个32位二进制数字,
知道子网掩码,就可以判断任意两个IP地址是否处在同一个子网络,方法就是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算(两个数位都为1,则结果为1,否则为0),然后比较结果是否相同,如果相同表明他们处在同一个子网络,否则则不在同一子网.
计算172.16.10.1与172.16.10.2
172.16.10.1 : 10101100.00010000.00001010.00000001
255.255.255.0 : 11111111.11111111.11111111.00000000
AND运算计算结果 : 172.16.10.0
172.16.10.2 : 10101100.00010000.00001010.00000010
255.255.255.0 : 11111111.11111111.11111111.00000000
AND运算计算结果 : 172.16.10.0
结果都是172.16.10.0所以它们在同一个子网络
C类子网掩码,一个网段最多可以承载253台计算机(主机位0为网关,1,255被占用)
如果要给另外一台计算机发送数据,一定要知道对方ip地址
ARP协议
arp协议由来：计算机通信基本靠吼，即广播的方式，所有上层的包到最后都要封装上以太网头，然后通过以太网协议发送，在谈及以太网协议时候，我们了解到
通信是基于mac的广播方式实现，计算机在发包时，获取自身的mac是容易的，如何获取目标主机的mac，就需要通过arp协议
功能:以广播的方式发送数据包,获取目标主机的mac地址
计算机A发送信息给计算机B
数据发送形式: 源mac|目标mac|源IP|目标IP|数据
(1)知道目标mac
以单播的形式发送到交换机,交换机会检测自己的对照表有没有目标mac,如果有则进行单播传播,如果没有交由上一层的路由器,路由器收到信息,对信息进行分析,确定目标计算机与本计算机是否在同一网段,如果在同一网段,直接发送给对应的交换机,交换机再单播发给目标mac.
(2)不知道目标mac
以单播的形式发送到交换机,交换机交由上一层的路由器,路由器收到信息,对信息进行分析,确定目标计算机与本计算机是否在同一网段,如果在同一网段,通过IP以及ARP协议获取到对方的mac地址,然后再通信
4.传输层
传输层:网络层的IP区分子网,以太网层的mac确定主机位置,端口确定软件的位置,所以端口就是应用程序与网卡关联的编号
传输层的功能:建立端口到端口的通信
端口范围:0-65535,0-1023为系统占用端口,自己开发的软件都是8080以后的端口
端口协议:UDP协议,TCP协议
TCP（Transmission Control Protocol）可靠的、面向连接的,基于字节流的传输层通信协议（eg:打电话）、流式协议, 传输效率低,全双工通信（发送缓存&接收缓存）、面向字节流。
使用TCP的应用：Web浏览器；文件传输程序。
#可靠传输，TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割
# 以太网头|ip头|tcp头|数据
UDP（User Datagram Protocol）不可靠的、无连接的服务，传输效率高（发送前时延小），一对一、一对多、多对一、多对多、面向报文(数据包)，尽最大努力服务，无拥塞控制。
使用UDP的应用：域名系统 (DNS)；视频流；IP语音(VoIP)。
#不可靠传输，”报头”部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。
# 以太网头|ip头|udp头|数据
TCP三次握手和四次挥手
三次握手:
第一次握手：客户端的应用进程主动打开，并向客户端发出请求报文段。其首部中：syn=1,seq=x。
第二次握手：服务器应用进程被动打开。若同意客户端的请求，则发回确认报文，其首部中：syn=1,seq=x,ack=x+1。
第三次握手：客户端收到确认报文之后，通知上层应用进程连接已建立，并向服务器发出确认报文，其首部:ack=x+1。当服务器收到客户端的确认报文之后，也通知其上层应用进程连接已建立。
syn洪水攻击:通过制造大量假的无效IP请求服务器,致使正常的IP不能访问服务器.
四次挥手:
第一次挥手：数据传输结束以后，客户端的应用进程发出连接释放报文段，并停止发送数据，其首部：fin=1,seq=y。
第二次挥手:服务器端收到连接释放报文段之后，发出确认报文，其首部：ack=y+1。此时本次连接就进入了半关闭状态，客户端不再向服务器发送数据。而服务器端仍会继续发送。
第三次挥手：若服务器已经没有要向客户端发送的数据，其应用进程就通知服务器释放TCP连接。这个阶段服务器所发出的最后一个报文的首部应为：fin=1,seq=y。
第四次挥手：客户端收到连接释放报文段之后，必须发出确认:ack=y+1.再经过2MSL(最长报文端寿命)后，本次TCP连接真正结束，通信双方完成了他们的告别。
#帮助理解:
三次握手:
第一次握手：
Client什么都不能确认
Server确认了对方发送正常
第二次握手：
Client确认：自己发送/接收正常,对方发送/接收正常
Server确认：自己接收正常,对方发送正常
第三次握手：
Client确认：自己发送/接收正常,对方发送/接收正常
Server确认：自己发送/接收正常,对方发送/接收正常
四次挥手:
第一次挥手:
Client请求释放
第二次挥手:
Server收到请求,响应释放
第三次挥手:
Server完成对Client的请求,响应结束释放
Server请求释放
第四次挥手:
Client响应彻底释放
1.用户进程和服务器进程需要完成一次通信都需要完成三个阶段：
连接建立
数据传送
连接释放
TCP协议中，主动发起请求的一端称为客户端，被动连接的一端称为服务端。由于全双工，不管是客户端还是服务端，TCP连接建立完后都能发送和接收数据。
2.序列号、确认号及标志位等
（1）序号：Seq序号，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。
（2）确认序号：Ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。
（3）标志位：共6个，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具体含义如下：
（A）URG：紧急指针（urgent pointer）有效。
（B）ACK：确认序号有效。
（C）PSH：接收方应该尽快将这个报文交给应用层。
（D）RST：重置连接。
（E）SYN：发起一个新连接。
（F）FIN：释放一个连接。
