网络协议基础

1. 什么是互联网协议及为什么要有互联网协议

互联网的本质就是一系列网络协议，互联网协议就是让孤立的计算机可以互相沟通联系。英语成为世界上全部人通讯的统一标准，若是把计算机当作分布于世界各地的人，那么链接两台计算机之间的internet实际上就是一系列统一的标准，这些标准称之为互联网协议，互联网的本质就是一系列的协议，总称为‘互联网协议’（Internet Protocol Suite)。能让孤立的计算机之间互相联系，方便信息的交流和传输，因此要有互联网协议。

2.OSI五层模型

互联网的实现，分红好几层。每一层都有本身的功能，就像建筑物同样，每一层都靠下一层支持。用户接触到的，只是最上面的一层，根本没有感受到下面的层。要理解互联网，必须从最下层开始，自下而上理解每一层的功能。通常分为五层：最底下的一层叫作”物理层”（Physical Layer），最上面的一层叫作”应用层”（Application Layer），中间的三层（自下而上）分别是”连接层”（Link Layer）、”网络层”（Network Layer）和”传输层”（Transport Layer）。越下面的层，越靠近硬件；越上面的层，越靠近用户。

• 物理层：物理层即为将电脑链接起来的光缆，电线等。把电脑用物理手段链接起来。主要是基于电器特性发送高低电压(电信号)，高电压对应数字1，低电压对应数字0。
• 连接层：单纯的0和1没有任何意义，连接层即定义了电信号的分组形式，每组什么意思。

1. 以太网协议：以太网规定，一组电信号构成一个数据包，叫作”帧”（Frame）。每一帧分红两个部分：标头（Head）和数据（Data）。标头”包含数据包的一些说明项，好比发送者mac地址、接受者mac地址、数据类型等等；”数据”则是数据包的具体内容。“标头”的长度，固定为18字节。”数据”的长度，最短为46字节，最长为1500字节。所以，整个”帧”最短为64字节，最长为1518字节。若是数据很长，就必须分割成多个帧进行发送。
2. mac地址：以太网规定，连入网络的全部设备，都必须具备”网卡”接口。数据包必须是从一块网卡，传送到另外一块网卡。网卡的地址，就是数据包的发送地址和接收地址，这叫作MAC地址。每块网卡出厂的时候，都有一个全世界独一无二的MAC地址，长度是48个二进制位，一般用12个十六进制数表示。前6个十六进制数是厂商编号，后6个是该厂商的网卡流水号。有了MAC地址，就能够定位网卡和数据包的路径了。
3. 广播：有了mac地址仍是不够的。一块网卡怎么之道另一块网卡的地址了？就算知道了地址，系统有怎样准确送到接收方了？这是由于有一种arp协议让咱们能够获悉另一块网卡的地址。这个后面介绍；准确送到是由于以太网采用了一种很”原始”的方式，它不是把数据包准确送到接收方，而是向本网络内全部计算机发送，让每台计算机本身判断，是否为接收方。

• 网络层：它的做用是引进一套新的地址，使得咱们可以区分不一样的计算机是否属于同一个子网络。这套地址就叫作”网络地址”，简称”网址”。因而，”网络层”出现之后，每台计算机有了两种地址，一种是MAC地址，另外一种是网络地址。两种地址之间没有任何联系，MAC地址是绑定在网卡上的，网络地址则是管理员分配的，它们只是随机组合在一块儿。网络地址帮助咱们肯定计算机所在的子网络，MAC地址则将数据包送到该子网络中的目标网卡。所以，从逻辑上能够推断，一定是先处理网络地址，而后再处理MAC地址。
• 传输层：有了MAC地址和IP地址，咱们已经能够在互联网上任意两台主机上创建通讯。接下来的问题是，同一台主机上有许多程序都须要用到网络，好比，你一边浏览网页，一边与朋友在线聊天。当一个数据包从互联网上发来的时候，你怎么知道，它是表示网页的内容，仍是表示在线聊天的内容？也就是说，咱们还须要一个参数，表示这个数据包到底供哪一个程序（进程）使用。这个参数就叫作”端口”（port），它实际上是每个使用网卡的程序的编号。每一个数据包都发到主机的特定端口，因此不一样的程序就能取到本身所须要的数据。“端口”是0到65535之间的一个整数，正好16个二进制位。0到1023的端口被系统占用，用户只能选用大于1023的端口。不论是浏览网页仍是在线聊天，应用程序会随机选用一个端口，而后与服务器的相应端口联系。“传输层”的功能，就是创建”端口到端口”的通讯。相比之下，”网络层”的功能是创建”主机到主机”的通讯。只要肯定主机和端口，咱们就能实现程序之间的交流。所以，Unix系统就把主机+端口，叫作”套接字”（socket）。有了它，就能够进行网络应用程序开发了。
• 应用层：应用程序收到”传输层”的数据，接下来就要进行解读。因为互联网是开放架构，数据来源五花八门，必须事先规定好格式，不然根本没法解读。“应用层”的做用，就是规定应用程序的数据格式。举例来讲，TCP协议能够为各类各样的程序传递数据，好比Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不一样协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了”应用层”。这是最高的一层，直接面对用户。它的数据就放在TCP数据包的”数据”部分。

3.用户上网流程

打开电脑--插上网线--填入本机的IP地址--子网掩码--网关的IP地址--DNS的IP地址--应用层协议--TCP协议--以太网协议--服务器终端响应。