網絡協議基礎

1. 什麼是互聯網協議及爲什麼要有互聯網協議

互聯網的本質就是一系列網絡協議，互聯網協議就是讓孤立的計算機可以互相溝通聯繫。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)。能讓孤立的計算機之間互相聯繫，方便信息的交流和傳輸，因此要有互聯網協議。

2.OSI五層模型

互聯網的實現，分紅好幾層。每一層都有本身的功能，就像建築物同樣，每一層都靠下一層支持。用戶接觸到的，只是最上面的一層，根本沒有感受到下面的層。要理解互聯網，必須從最下層開始，自下而上理解每一層的功能。通常分爲五層：最底下的一層叫作」物理層」（Physical Layer），最上面的一層叫作」應用層」（Application Layer），中間的三層（自下而上）分別是」連接層」（Link Layer）、」網絡層」（Network Layer）和」傳輸層」（Transport Layer）。越下面的層，越靠近硬件；越上面的層，越靠近用戶。

• 物理層：物理層即爲將電腦鏈接起來的光纜，電線等。把電腦用物理手段鏈接起來。主要是基於電器特性發送高低電壓(電信號)，高電壓對應數字1，低電壓對應數字0。
• 連接層：單純的0和1沒有任何意義，連接層即定義了電信號的分組形式，每組什麼意思。

1. 以太網協議：以太網規定，一組電信號構成一個數據包，叫作」幀」（Frame）。每一幀分紅兩個部分：標頭（Head）和數據（Data）。標頭」包含數據包的一些說明項，好比發送者mac地址、接受者mac地址、數據類型等等；」數據」則是數據包的具體內容。「標頭」的長度，固定爲18字節。」數據」的長度，最短爲46字節，最長爲1500字節。所以，整個」幀」最短爲64字節，最長爲1518字節。若是數據很長，就必須分割成多個幀進行發送。
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，這叫作MAC地址。每塊網卡出廠的時候，都有一個全世界獨一無二的MAC地址，長度是48個二進制位，一般用12個十六進制數表示。前6個十六進制數是廠商編號，後6個是該廠商的網卡流水號。有了MAC地址，就能夠定位網卡和數據包的路徑了。
3. 廣播：有了mac地址仍是不夠的。一塊網卡怎麼之道另一塊網卡的地址了？就算知道了地址，系統有怎樣準確送到接收方了？這是由於有一種arp協議讓咱們能夠獲悉另一塊網卡的地址。這個後面介紹；準確送到是由於以太網採用了一種很」原始」的方式，它不是把數據包準確送到接收方，而是向本網絡內全部計算機發送，讓每臺計算機本身判斷，是否爲接收方。

• 網絡層：它的做用是引進一套新的地址，使得咱們可以區分不一樣的計算機是否屬於同一個子網絡。這套地址就叫作」網絡地址」，簡稱」網址」。因而，」網絡層」出現之後，每臺計算機有了兩種地址，一種是MAC地址，另外一種是網絡地址。兩種地址之間沒有任何聯繫，MAC地址是綁定在網卡上的，網絡地址則是管理員分配的，它們只是隨機組合在一塊兒。網絡地址幫助咱們肯定計算機所在的子網絡，MAC地址則將數據包送到該子網絡中的目標網卡。所以，從邏輯上能夠推斷，一定是先處理網絡地址，而後再處理MAC地址。
• 傳輸層：有了MAC地址和IP地址，咱們已經能夠在互聯網上任意兩臺主機上創建通訊。接下來的問題是，同一臺主機上有許多程序都須要用到網絡，好比，你一邊瀏覽網頁，一邊與朋友在線聊天。當一個數據包從互聯網上發來的時候，你怎麼知道，它是表示網頁的內容，仍是表示在線聊天的內容？也就是說，咱們還須要一個參數，表示這個數據包到底供哪一個程序（進程）使用。這個參數就叫作」端口」（port），它實際上是每個使用網卡的程序的編號。每一個數據包都發到主機的特定端口，因此不一樣的程序就能取到本身所須要的數據。「端口」是0到65535之間的一個整數，正好16個二進制位。0到1023的端口被系統佔用，用戶只能選用大於1023的端口。不論是瀏覽網頁仍是在線聊天，應用程序會隨機選用一個端口，而後與服務器的相應端口聯繫。「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。所以，Unix系統就把主機+端口，叫作」套接字」（socket）。有了它，就能夠進行網絡應用程序開發了。
• 應用層：應用程序收到」傳輸層」的數據，接下來就要進行解讀。因爲互聯網是開放架構，數據來源五花八門，必須事先規定好格式，不然根本沒法解讀。「應用層」的做用，就是規定應用程序的數據格式。舉例來講，TCP協議能夠爲各類各樣的程序傳遞數據，好比Email、WWW、FTP等等。那麼，必須有不一樣協議規定電子郵件、網頁、FTP數據的格式，這些應用程序協議就構成了」應用層」。這是最高的一層，直接面對用戶。它的數據就放在TCP數據包的」數據」部分。

3.用戶上網流程

打開電腦--插上網線--填入本機的IP地址--子網掩碼--網關的IP地址--DNS的IP地址--應用層協議--TCP協議--以太網協議--服務器終端響應。