互联网协议

互联网通信协议

什么是互联网

互联网（internet），又称国际网络，指的是网络与网络之间所串连成的庞大网络，这些网络以一组通用的协议相连，形成逻辑上的单一巨大国际网络 ----源自百度百科

网络

1. 网络建立的目的是数据交互(通信)

2. 如何实现通信

   (1) 建立底层的物理连接介质

   (2)有一套统一的通信标准,称为互联网协议

osi七层协议(tcp/ip五层协议/tcp/ip四层协议)

每层运行常见物理设备

TCP/IP五层协议

1.物理层

物理层功能: 主要基于电器特性发出高低电压(电信号),高电压对应的数字1,低电压对应数字0

2.数据链路层

(1) 数据链接层的功能:定义了电信号的分组方式

(2) 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'

• 每一数帧分成: 报头head和数据data两部分
  

head包含:(固定18个字节)

• 发送者/源地址
• 接收者/目标地址
• 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

(3) 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指的是网卡的地址,即mac地址
• mac地址:每块网卡出厂时都会被刻上一个世界唯一的mac地址,长度为48位2进制,通常由12位16进制表示(前六位是厂商编号,后六位是流水线号)

(4) 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,广播的方式通信,即计算机通信基本靠吼(哈哈哈)

网络层

网络层功能:引入一套新的地址用来区分不同的广播域/子网,这套地址即网络地址

(1) IP协议

• 规定网络地址的协议位ip协议,它的定义的地址为ip地址, 广泛采用的v4版本即ipv4,它规定网络地址由32位2进制表示
• 范围 0.0.0.0-255.255.255.255
• 一个ip地址通常写成四段十进制数,例如:172.16.10.1

(2) IP地址分为两部分

• 网络部分:标识子网

• 主机部分:标识主机

  ps: 单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类,从网络部分或者主机部分都无法辨别一个IP所处的子网

(3) 子网掩码

所谓”子网掩码”，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为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，写成十进制就是255.255.255.0。

知道”子网掩码”，我们就能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0），然后比较结果是否相同，如果是的话，就表明它们在同一个子网络中，否则就不是

ps:　　通过IP地址和子网掩码，按位与运算，就可知道两个IP是否在同一个子网中

(4)ip数据包

ip数据包也分为head和data部分，无须为ip包定义单独的栏位，直接放入以太网包的data部分

而以太网数据包的”数据”部分，最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过了1500字节，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送了。

（5）ARP协议

• ARP协议功能：广播的方式发送数据包，获取目标主机的mac地址
• 协议工作方式：每台主机ip都是已知的

例如：主机172.16.10.10/24访问172.16.10.11/24

①：首先通过ip地址和子网掩码区分出自己所处的子网

场景	数据包地址
同一子网	目标地址mac
不同子网	网关mac, 目标主机ip

②：分析172.16.10.10/24与172.16.10.11/24处于同一网络(如果不是同一网络，那么下表中目标ip为172.16.10.1,通过arp获取的是网关的mac)

	源mac	目标mac	源ip	目标ip	数据部分
发送端主机	发送端mac	FF:FF:FF:FF:FF:FF	172.16.10.10/24	172.16.10.11/24	数据

传输层

传输层功能: 建立端口到端口的通信

tcp协议:

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。

只要发送了请求，服务器就会接收，响应并返回信息

udp协议：

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。

只管发送请求，并不管服务端是否接受响应

应用层

（1）应用层功能：规定应用程序的数据格式

（2）TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了”应用层”