網絡基礎之網絡協議

一.操做系統

    操做系統:(Operating System，簡稱OS)是管理和控制計算機硬件與軟件資源的計算機程序，是直接運行在「裸機」上的最基本的系統軟件，任何其餘軟件都必須在操做系統的支持下才能運行。

注：計算機(硬件)－>os－>應用軟件

二.網絡通訊原理

2.1 互聯網的本質就是一系列的網絡協議

一個機器和另外一個機器的媒介是internet

結論：英語成爲世界上全部人通訊的統一標準，若是把計算機當作分佈於世界各地的人，那麼鏈接兩臺計算機之間的internet實際上就是

一系列統一的標準，這些標準稱之爲互聯網協議，互聯網的本質就是一系列的協議，總稱爲‘互聯網協議’（Internet Protocol Suite).

互聯網協議的功能：定義計算機如何接入internet，以及接入internet的計算機通訊的標準。

2.2 osi七層協議

2.3 網絡的一系列協議

數據鏈路層：

1.以太網協議：

早期的時候各個公司都有本身的分組方式，後來造成了統一的標準，即以太網協議ethernet

ethernet規定

• 一組電信號構成一個數據包，叫作‘幀’
• 每一數據幀分紅：報頭head和數據data兩部分

head

data

 

 

head包含：(固定18個字節)

• 發送者／源地址，6個字節
• 接收者／目標地址，6個字節
• 數據類型，6個字節

data包含：(最短46字節，最長1500字節)

• 數據包的具體內容

head長度＋data長度＝最短64字節，最長1518字節，超過最大限制就分片發送

2.mac地址：每塊網卡出廠時都被燒製上一個世界惟一的mac地址，長度爲48位2進制，一般由12位16進制數表示（前六位是廠商編號，後六位是流水線號）

 

3.廣播：有了mac地址，同一網絡內的兩臺主機就能夠通訊了（一臺主機經過arp協議獲取另一臺主機的mac地址）

          ethernet採用最原始的方式，廣播的方式進行通訊，即計算機通訊基本靠吼

網絡層：

 

1.IP協議：

 

• 規定網絡地址的協議叫ip協議，它定義的地址稱之爲ip地址，普遍採用的v4版本即ipv4，它規定網絡地址由32位2進製表示
• 範圍0.0.0.0-255.255.255.255
• 一個ip地址一般寫成四段十進制數，例：172.16.10.1

 

ip地址分紅兩部分

 

• 網絡部分：標識子網
• 主機部分：標識主機

 

注意：單純的ip地址段只是標識了ip地址的種類，從網絡部分或主機部分都沒法辨識一個ip所處的子網

 

例：172.16.10.1與172.16.10.2並不能肯定兩者處於同一子網

 

2.子網掩碼

 

所謂」子網掩碼」，就是表示子網絡特徵的一個參數。它在形式上等同於IP地址，也是一個32位二進制數字，它的網絡部分所有爲1，主機部分所有爲0。好比，IP地址172.16.10.1，若是已知網絡部分是前24位，主機部分是後8位，那麼子網絡掩碼就是11111111.11111111.11111111.00000000，寫成十進制就是255.255.255.0。

 

 

 

知道」子網掩碼」，咱們就能判斷，任意兩個IP地址是否處在同一個子網絡。方法是將兩個IP地址與子網掩碼分別進行AND運算（兩個數位都爲1，運算結果爲1，不然爲0），而後比較結果是否相同，若是是的話，就代表它們在同一個子網絡中，不然就不是。

 

 

 

好比，已知IP地址172.16.10.1和172.16.10.2的子網掩碼都是255.255.255.0，請問它們是否在同一個子網絡？二者與子網掩碼分別進行AND運算，

 

172.16.10.1：10101100.00010000.00001010.000000001

 

255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

 

AND運算得網絡地址結果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

 

 

 

172.16.10.2：10101100.00010000.00001010.000000010

 

255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

 

AND運算得網絡地址結果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

 

結果都是172.16.10.0，所以它們在同一個子網絡。

 

總結一下，IP協議的做用主要有兩個，一個是爲每一臺計算機分配IP地址，另外一個是肯定哪些地址在同一個子網絡。

 

3.ip數據包

 

ip數據包也分爲head和data部分，無須爲ip包定義單獨的欄位，直接放入以太網包的data部分

 

 

 

head：長度爲20到60字節

 

data：最長爲65,515字節。

 

而以太網數據包的」數據」部分，最長只有1500字節。所以，若是IP數據包超過了1500字節，它就須要分割成幾個以太網數據包，分開發送了。

 

 

 

以太網頭

ip 頭

ip數據

 

 

 

 

 

 4.ARP協議

 

arp協議由來：計算機通訊基本靠吼，即廣播的方式，全部上層的包到最後都要封裝上以太網頭，而後經過以太網協議發送，在談及以太網協議時候，我門瞭解到

 

通訊是基於mac的廣播方式實現，計算機在發包時，獲取自身的mac是容易的，如何獲取目標主機的mac，就須要經過arp協議

 

arp協議功能：廣播的方式發送數據包，獲取目標主機的mac地址

 

 

 

協議工做方式：每臺主機ip都是已知的

 

例如：主機172.16.10.10/24訪問172.16.10.11/24

 

一：首先經過ip地址和子網掩碼區分出本身所處的子網

 

場景	數據包地址
同一子網	目標主機mac，目標主機ip
不一樣子網	網關mac，目標主機ip

 

 

 

 

 

 

 

二：分析172.16.10.10/24與172.16.10.11/24處於同一網絡(若是不是同一網絡，那麼下表中目標ip爲172.16.10.1,經過arp獲取的是網關的mac)

 

	源mac	目標mac	源ip	目標ip	數據部分
發送端主機	發送端mac	FF:FF:FF:FF:FF:FF	172.16.10.10/24	172.16.10.11/24	數據

 

 

 

 

 

三：這個包會以廣播的方式在發送端所處的自網內傳輸，全部主機接收後拆開包，發現目標ip爲本身的，就響應，返回本身的mac

 

 

 

三.網絡通訊流程

1.本機獲取

• 本機的IP地址：192.168.1.100
• 子網掩碼：255.255.255.0
• 網關的IP地址：192.168.1.1
• DNS的IP地址：8.8.8.8

 

2.打開瀏覽器

     想要訪問Google，在地址欄輸入了網址：www.google.com。

 

 

3.dns協議

(基於udp協議)

 

 

 

 

13臺根dns：

 

A.root-servers.net198.41.0.4美國 B.root-servers.net192.228.79.201美國（另支持IPv6） C.root-servers.net192.33.4.12法國 D.root-servers.net128.8.10.90美國 E.root-servers.net192.203.230.10美國 F.root-servers.net192.5.5.241美國（另支持IPv6） G.root-servers.net192.112.36.4美國 H.root-servers.net128.63.2.53美國（另支持IPv6） I.root-servers.net192.36.148.17瑞典 J.root-servers.net192.58.128.30美國 K.root-servers.net193.0.14.129英國（另支持IPv6） L.root-servers.net198.32.64.12美國 M.root-servers.net202.12.27.33日本（另支持IPv6）

 

 

域名定義：http://jingyan.baidu.com/article/1974b289a649daf4b1f774cb.html

 

頂級域名：以.com,.net,.org,.cn等等屬於國際頂級域名，根據目前的國際互聯網域名體系，國際頂級域名分爲兩類：類別頂級域名(gTLD)和地理頂級域名(ccTLD)兩種。類別頂級域名是　　　　　　　　            以"COM"、"NET"、"ORG"、"BIZ"、"INFO"等結尾的域名，均由國外公司負責管理。地理頂級域名是以國家或地區代碼爲結尾的域名，如"CN"表明中國，"UK"表明英國。地理頂級域名通常由各個國家或地區負責管理。

 

二級域名：二級域名是以頂級域名爲基礎的地理域名，比喻中國的二級域有，.com.cn,.net.cn,.org.cn,.gd.cn等.子域名是其父域名的子域名，比喻父域名是abc.com,子域名就是www.abc.com或者*.abc.com. 通常來講，二級域名是域名的一條記錄，好比alidiedie.com是一個域名，www.alidiedie.com是其中比較經常使用的記錄，通常默認是用這個，可是相似*.alidiedie.com的域名所有稱做是alidiedie.com的二級

 

 

 

4.HTTP部分的內容

相似於下面這樣：

 

GET / HTTP/1.1 Host: www.google.com Connection: keep-alive User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1) …… Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8 Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8 Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7,*;q=0.3 Cookie: … …

 

 

 

咱們假定這個部分的長度爲4960字節，它會被嵌在TCP數據包之中。

 

 

 

5 TCP協議

 

 

 

TCP數據包須要設置端口，接收方（Google）的HTTP端口默認是80，發送方（本機）的端口是一個隨機生成的1024-65535之間的整數，假定爲51775。

 

TCP數據包的標頭長度爲20字節，加上嵌入HTTP的數據包，總長度變爲4980字節。

 

 

 

6 IP協議

 

 

 

而後，TCP數據包再嵌入IP數據包。IP數據包須要設置雙方的IP地址，這是已知的，發送方是192.168.1.100（本機），接收方是172.194.72.105（Google）。

 

IP數據包的標頭長度爲20字節，加上嵌入的TCP數據包，總長度變爲5000字節。

 

 

 

7 以太網協議

 

 

 

最後，IP數據包嵌入以太網數據包。以太網數據包須要設置雙方的MAC地址，發送方爲本機的網卡MAC地址，接收方爲網關192.168.1.1的MAC地址（經過ARP協議獲得）。

 

以太網數據包的數據部分，最大長度爲1500字節，而如今的IP數據包長度爲5000字節。所以，IP數據包必須分割成四個包。由於每一個包都有本身的IP標頭（20字節），因此四個包的IP數據包的長度分別爲1500、1500、1500、560。

 

 

 

 

 

 

8 服務器端響應

 

 

 

通過多個網關的轉發，Google的服務器172.194.72.105，收到了這四個以太網數據包。

 

根據IP標頭的序號，Google將四個包拼起來，取出完整的TCP數據包，而後讀出裏面的」HTTP請求」，接着作出」HTTP響應」，再用TCP協議發回來。

 

本機收到HTTP響應之後，就能夠將網頁顯示出來，完成一次網絡通訊。