[网络协议]2021-08-24

1 互联网协议介绍

• 互联网的核心是一系列协议，总称为"互联网协议"， 协议规定了电脑如何连接和组网。

1.1 互联网分层模型

• 物理层

  连接电脑的物理手段，规定了网络的一些电气特性，作用是负责传送0和1的电信号。

• 数据链路层

  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）。

  • “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。
    • 长度固定为18个字节。
  • “数据”则是数据包的具体内容。
    • 最短为46字节，最长为1500字节。
  • 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。
  • 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。
  • 通过ARP协议来获取接受方的MAC地址，而是向本网络内所有计算机 广播
    • ARP协议”将目标主机的IP地址转换为对应主机的MAC地址进行通信。

• 网络层 （IP地址网络段 找到子网，在子网利用ARP缓存得到IP主机号和MAC地址的对应关系）

  • 为了区分哪些MAC地址属于同一个子网络，产生了 “网络层”

  • 网络层的功能就是让我们在茫茫人海中，能够找到另一台计算机在哪里，是否属于同一个子网等。

    • 同一个子网络，就采用广播。
    • 不是同一个子网络，就采用“路由”方式。

  • 网络层的作用是引进了一套新的地址，使得我们能够区分不同的计算机是否属于同一个子网络。（网络地址，网址）

  • 计算机有了两个种地址，一个是MAC地址，另一种是网络地址

    • 两者没有任何联系

      1. MAC地址是绑定在网卡上的

      2. 网络地址则是网络管理员分配的

         • 网络地址确定计算机所在的子网络

         • MAC地址则将数据包发送到该子网络中的目标网卡

         • 先处理网络地址，再处理MAC地址。

    • 规定网络地址的协议，叫做IP协议。定义的地址叫IP地址。

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

      • 根据IP协议发送的数据，就叫做IP数据包。IP数据包也分为”标头”和”数据”两个部分：”标头”部分主要包括版本、长度、IP地址等信息，”数据”部分则是IP数据包的具体内容。IP数据包的”标头”部分的长度为20到60字节，整个数据包的总长度最大为65535字节。

• 传输层

  • 有了MAC地址和IP地址，就可以在建立通信。
  • 区分某个数据包到底是归哪个程序。
    • 利用“端口（port）”这个参数，本质是每一个使用网卡的程序的编号，每个数据包都发到主机的特定端口
    • 有了IP 和端口，就能实现唯一确定互联网上一个程序，进而实现网络间的程序通信。
    • UDP 和 TCP

• 应用层

  • 应用程序收到”传输层”的数据，接下来就要对数据进行解包。由于互联网是开放架构，数据来源五花八门，必须事先规定好通信的数据格式，否则接收方根本无法获得真正发送的数据内容。”应用层”的作用就是规定应用程序使用的数据格式，例如我们TCP协议之上常见的Email、HTTP、FTP等协议，这些协议就组成了互联网协议的应用层。

关于MAC 和 IP 地址的：

1.mac地址在集线器,L2交换机下，2层情况下设计出来的，历史的产物。
2.如果当时没有设计出mac地址，相信通过IP地址也还是可以做的，只是又多了一些协议。
备注：当然了，现在的mac地址可以用来过滤，其实也还是不错的。

主机号和MAC的对应关系是存在路由中 （设备的MAC地址是固定不变的，而设备的IP地址有可能发生改变，通过IP找到设备所在的网络，再通过路由中存的MAC和IP的对应关系找到该设备，进行传输。）

https://www.zhihu.com/question/49335649