阮一峯互聯網協議入門學習筆記

阮一峯互聯網協議入門

互聯網的核心是一系列協議，它們對電腦如何鏈接和組網，作出了詳細規定。

1、五層模型

OSI七層模型（由上至下）：應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層、物理層
OSI五層模型（由上至下）：應用層、傳輸層、網絡層、連接層、實體層

互聯網的實現，每一層都有本身的功能，每一層都靠下一層的支持。越下面的層越靠近硬件，越上面的層越靠近用戶。
每一層功能的實現都依賴於相應的協議。

2、實體層

光纜、電纜、雙絞線、無線電波等構成了「實體層」，它是將電腦鏈接起來的物理手段，規定了網絡的電氣特性，做用是傳送0和1的電信號。

3、連接層

在實體層之上，用於肯定0和1電信號的分組方式。（0和1電信號的本質是高低電平）

3.1 以太網協議

「連接層」的協議是「以太網協議」。
以太網協議規定，一組電信號構成一個數據包，叫作「幀」。

「Head」包含一些說明項：發送者、接收者、數據類型等。len=18字節
「Data」包含數據包的具體內容。46<len<1500字節
因此，每幀的長度 64<len<1518,若數據超過該長度，需分割成多個幀。

3.2 MAC地址

以太網規定，連入網絡的全部設備，都必須具備"網卡"接口。數據包必須是從一塊網卡，傳送到另外一塊網卡。網卡的地址，就是數據包的發送地址和接收地址，即MAC地址。
每一個網卡都有獨一無二的MAC地址。

3.3 廣播

發送者網卡經過ARP協議（網絡層的一種協議）得到接受者MAC地址，而後採用「廣播」的形式，向本網絡內全部計算機發送數據包，讓每臺計算機本身判斷，是否爲接收方。

4、網絡層

連接層經過廣播的方式，根據MAC地址，能夠實現子網內的數據傳輸，可是ARP下一沒法得到不一樣子網之間的MAC地址。
「網絡層」的做用是引進一套新的地址，用於區分不一樣計算機是否屬於同一個子網。該地址稱爲「網絡地址」，即「網址」。
網絡層的出現，計算機有了兩個地址，一個是網絡地址，一個是MAC地址，兩者無任何關係。網址用於肯定計算機所屬的子網，MAC地址用於肯定目標網卡。

4.1 IP協議

規定網絡地址的協議，叫作IP協議。它所定義的地址，就被稱爲IP地址。
互聯網中每臺計算機都會分配到一個IP地址，IP地址分爲兩部分，前半部分表明子網，後半部分表明組網中的主機。
一般觀察IP地址便可肯定兩臺電腦是否屬於同一子網，更準確的方式是經過「子網掩碼」，方法是將兩個IP地址與子網掩碼分別進行與運算，若是結果相同，就代表它們在同一個子網絡中，不然就不是。
根據IP協議發送的數據，就叫作IP數據包。

"Head"部分包含IP地址，「Data」部門包含數據內容。
因此，以太網數據包變成了這樣：

4.2 ARP協議

傳輸數據包必須同時知道IP地址和MAC地址，IP地址一般是已知的，怎麼知道MAC地址呢？
分爲兩種狀況：
第一種，發送者與接收者屬同一子網。ARP協議發出一個數據包，其中包含它所要查詢主機的IP地址，在對方的MAC地址這一欄，填的是FF:FF:FF:FF:FF:FF，表示這是一個"廣播"地址。它所在子網絡的每一臺主機，都會收到這個數據包，從中取出IP地址，與自身的IP地址進行比較。若是二者相同，都作出回覆，向對方報告本身的MAC地址，不然就丟棄這個包。
第二種，發送者與接收者屬不一樣子網。只能把數據包傳送到兩個子網絡鏈接處的"網關"（gateway），讓網關去處理。

5、傳輸層

"傳輸層"的功能，就是創建"端口到端口"的通訊。相比之下，"網絡層"的功能是創建"主機到主機"的通訊。只要肯定主機和端口，咱們就能實現程序之間的交流。

5.1 UDP協議

UDP協議是創建端口到端口通訊最簡單的協議。

「Head」部門包含發送端口和接收端口。
「Data」部分包含具體的內容。
因此以太網數據包就是這樣：

5.2 TCP協議

UDP協議簡單、易實現，但可靠性差，沒法肯定對方是否收到數據。
TCP協議能夠認爲是有確認機制的UDP協議，每發出一個數據包都要求確認。若是有一個數據包遺失，就收不到確認，發送方就知道有必要重發這個數據包。
TCP數據包和UDP數據包同樣，都是內嵌在IP數據包的"數據"部分。

6、應用層

"應用層"的做用，就是規定應用程序的數據格式。
常見的應用層協議有：http（超文本傳輸協議）、https、DNS（域名系統協議）、FTP（文件傳輸協議）、Telnet（遠程終端協議）、SMTP（簡單郵件傳送協議）、POP3（郵件讀取協議）
所以，最終以太網數據包以下：