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网络基础
协议
协议分层
OSI七层模型
网络传输的基本流程
数据包的封装和分用
IP地址和MAC地址 网络基础
网络就是不同的计算机之间可以进行通信#xff0c;前面我们学了同一台计算机之间通信#xff0c;其中有进程间通信#xff0c;前面学过的有管道#xff…目录
网络基础
协议
协议分层
OSI七层模型
网络传输的基本流程
数据包的封装和分用
IP地址和MAC地址 网络基础
网络就是不同的计算机之间可以进行通信前面我们学了同一台计算机之间通信其中有进程间通信前面学过的有管道匿名管道和命名管道、共享内存但是进程间通信还有消息队列以及信号量这些都是 systemV 标准的进程间通信但是 systemV 标准的进程间通信并不能进行不同的主机间进行通信。
但是我们有时候是需要不同的主机间进行通信的所以我们需要不同主机间通信的功能。
例如现在有三个人分别需要处理一些数据而这些数据需要再三台主机上进行处理而这样的话那么如果不同主机间不能进行进程间通信的话那么就只能当第一台计算机将数据处理结束后然后将数据拷贝到第二个计算机上其中这里面是由人参与再里面的只要有人参与的话那么效率无疑是很慢的所以我们是需要不停的主机间进行通信的。
而主机间通信就是数据的传输那么如果一个主机给另一个主机一堆数据那么另一个主机能知道发送数据的主机想要干什么吗所以再计算机中发送数据时需要由协议的
协议
那么我们现在理解一下协议。
由于计算机之间传输数据是通过光电信号由信号的强弱来表示二进制的01要是想传输数据就需要约定好传输数据的格式。
那么意思是只要计算机的通信协议弄好就可以了吗
由于计算机的操作系统又很多生产硬件的厂商也很多所以不同的计算机之间如果仅仅是约定好协议就可以了所以还需要有一个通信的标准只要所有的计算机的生产厂商都遵守这个标准那么就可以达到让所有的计算机之间都可以约定好协议就可以通信
协议分层
我们知道如果是定义好协议的话那么是需要使用语言定义的同时像 linux 操作系统是使用C语言写的而既然是使用C语言写的那么就可以理解为软件我们由知道软件是可以分层的所以实际上协议也是可以分层的那么协议怎么分层
下面我们举一个例子
现在有两个人再打电话其中这两个人使用的是中文再交流其中如果两个人距离千里之外使用中文那么两个人能听到对方说话吗显然不可以的而两个人听到对方说话完全是通过电话来实现的而其中我们可以理解为两个人使用的中文就是其中的一层协议而使用电话来通信电话也是一层协议。
而既然协议分层了那么也就是说这些协议是可以分开的每一层之间互不影响例如两个人交流不光可以使用中文来交流其中也可以使用英文来交流而两个人也不仅可以使用电话来进行交流也可以使用微信等其他的工具来进行交流所以说分层是互不影响的。 OSI七层模型
而上面是我们平时交流的一个例子那么计算机中使用的是什么协议呢同时这些协议是如何分层的呢
其中计算机中之前设计的时候定义的是OSI的七层模型但是实际上并没有七层模型而是有五层但是如果将五财务模型细分一下也可以分为七层模型。
还是先说一下传统中说的五层模型有哪些
再回答上面的问题的时候我们先说一个问题如果两个人再交流的时候距离很近还好那么还是可以通道对方再说什么的但是i如果了两个人距离很远呢可能就会存在一个人说话然后另一个人没有听到的场景还有就是如果距离特别远那么还需要中间有人或者有其他的来帮忙传话等同样计算机也是如此通信的难易程和距离是成正比的所以说越远通信的复杂程度就越高
那么为什么说越远通信的复杂程度越高呢 当两台主机激励很远的时候由于数据传输是使用光电信号所以如果距离特别远的话吗可能出现数据丢失的问题也就是所谓的丢包 还有就是如果两台主机要进行通信那么仅仅说想通信就好了吗?显然不是如果要将数据从一台主机发送到另一台主机那么难道不需要找到对方主机然后发送数据吗当然需要所以还需要解决定位问题。 如果两台主机现在距离千里之外那么仅仅是靠一根网线就好了吗不是因为全世界计算机记忆入网设备这么多不可能是两台主机通信如果每两台主机通信就需要一根网线那么显然是不可能的所以实际上数据的发送是通过路由器将所有的局域网连在一起而局域网的连接时通过路由器所以距离很远的两台主机时通信很多路由器来数据传输的所以如果两台主机距离很远的话还需要通过友一个路由器到下一个路由器所以还需要解决如何让从这个路由器到下一个正确的路由器。
而上面说的协议的分成就是为了每一层之间解决不同的问题。
我们现在先不谈七层模型我们先说一下 TCP/IP 的五层模型
什么是TCP/IP的五层模型呢
其实这里的TCP/IP是协议的一组代名词而里面不仅包含TCP/IP协议还包含了很多的其他协议。
其中下面四层是和七层模型是相同的但是TCP/IP五成模型将七层模型的上三成压缩为一层了。
而且我们也说了每一层都是为了解决不同的问题下面看一下每一层都解决的问题。
首先就是最下面的物理层物理层主要是为了解决光电信号的传输比如以太网和现在常见的wife等都是物理层的概念也就是物理信号的传输。
再往上就是数据链路层其实也可以说是驱动这一层就是将数据帧的发送他解决的问题就是数据再局域网内碰撞的检测以及就是数据差错校验等工作
上面还有网络层之前我们说过两台主机太远的话那么主机是如何找到对面主机在哪的呢而网络层就是解决主机定位以及下一跳去哪的。
网络层上面就是传输层了传输层主要的工作就是数据的传输例如TCP协议就可以保证数据的有效传输如果失败了那么就需要重新发送。
最后就是引用层应用层就是我们现在所使用的软件由于每一种的应用都不一样所以实现起来也是不一样的。
那么七层模型出来物理层、数据链路层、网络层、传输层那么还有哪些呢
其中还有就是会话层、表示层、应用层。
会话层就是为例管理链接的建立以及保持多久。
表示层就是数据的格式以及格式的转换等。
但是TCP/IP将最后这三层给压缩了实际上并不是没有会话和表示层而是全都放到了应用层里面。
实际上我们其实不关心物理层我们只关系上面的几层其中我们学习系统而TCP/IP就是再系统种实现的所以我们更关心TCP/IP协议。
网络传输的基本流程
那么网络既然是分层的也就是每一层也都有自己的协议那么当前层的协议其他层能看懂吗显然是看不懂的那么也就是当前层的协议只能由对方的当前层来解析。
那么既然是这样那么每一层再发送的时候是不是就应该将自己的协议加上去呢
而这个加协议的时候每一层加的协议就叫做报头而报头之外的数据就叫做有效载荷。 现在假设有两台主机其中左边想要给右边的主机通过网络发送数据那么应该怎么发呢
现在假设用户产生了一个数据 “你好“那么这个数据如何通过网络发送的
首先我们说了每一层都有不同的协议而其中再数据发送的时候每一层都是要加上自己这一层的协议的否则即使发送到对端主机那么对端主机也看不懂。
当数据通过应用层的时候应用层会第一次将数据封装也就是加上自己的协议报头接着会交给下一层。
到了传输层传输层也会将自己的报头加到应用层给的数据。此时对于传输层来说应用层给的数据就是有效载荷而自己加的报头就是报头。
到了网络层之后网络层也会加上自己的报头同时交给下一层然后数据链路层也是加上报头交给下一层直到数据现在再网络中跑... 此时数据就已经发送到网络里面了但是当对方接受到该怎么办呢
其实即使是对方接受到了那么发送的时候是封装那么接收到当然需要里面的数据了那么就是每一层将对应层的报头给解包然后交付给上层让上层处理掉剩下的数据。 对应的对方就是和封装相反的动作直到解包到用户手里。
但是这里仅仅演示的是局域网种的通信如果是跨网段的话那么中间还是需要经过路由器其中路由器会帮我们做很多工作其中就是找到下一跳还有就是如果网络使用的技术不同的话那么路由器还回帮我们进行网络的转换。
数据包的封装和分用
其实我们上面已经简单的模拟了如何封装和分用但是上面就是一个简单的理解其实数据包的封装和分用时很复杂的而且因为同一层的协议时很多的所以还需要判断再交付的时候需要交给哪一个协议去进行处理。
再说封装分用之前我们先说一些背景知识 其实数据再不同层的协议有不同的叫法再传输层叫做”数据段“、再网络层叫”数据报“、再数据链路层叫”数据帧“/ 应用层数据通过协议栈将数据发送到网络上时每一层都需要加上首部这歌就叫做封装。 首部种包含了一些信息类似于首部的长度、有效载荷的长度、需要交付给上层的哪一个协议。 当数据被封装成数据帧后发送到物理介质上后被对方主机接收到后将每一层的首部去掉然后通过首部种的上层协议然后将数据交给上层处理。
背景知识说完了其实封装就是再首部中加一些字段并不是我们刚才加的哪些什么但是主要还都是一样的而且有一些的首部时定长的所以就直接解包就可以了我们下面还是再说一下解包也就是分用 这就是解包我们前面说了每一层有不同的协议所以还是需要根据报头中的上层协议来交付给不同的上层。 IP地址和MAC地址
IP地址现在有两个版本IPv4、IPv6版本但是现在基本还是IPv4。
IP协议时用来标注不同网段中的主机地址的。
IPv4时四字节的一个整数其中我们就使用点分十进制来分割其中每一个点分割一个字节的整数所以就是0~255.
MAC地址就是用来表示数据链路层中相连的节点。
长度一般时6字节也就是48位其中一般使用16进制表示而每个字节使用冒号隔开。
而mac地址一般是网卡自带的所以mac地址一般时不能被修改的同时也是唯一的。
而虚拟机中的mac地址不是真实的mac地址时虚拟出来的所以也可能会有冲突。
