計算機網路之五層協議

2021-09-07 20:27:07 字數 3439 閱讀 6296

@[toc]計算機網路

網際網路的本質就是一系列的網路協議。

網際網路協議按照功能不同分為osi七層或tcp/ip五層或tcp/ip四層。

物理層功能:主要是基於電器特性傳送高低電壓(電訊號),高電壓對應數字1,低電壓對應數字0

資料鏈路層由來:單純的電訊號0和1沒有任何意義,必須規定電訊號多少位一組,每組什麼意思

資料鏈路層的功能:定義了電訊號的分組方式

乙太網協議:

早期的時候各個公司都有自己的分組方式,後來形成了統一的標準,即乙太網協議

ethernet

ethernet規定:一組電訊號構成乙個資料報,叫做『幀』

每一資料幀分成:報頭head和資料data兩部分

head

data

head包含:(固定18個位元組)

傳送者/源位址,6個位元組

接收者/目標位址,6個位元組

資料型別,6個位元組

data包含:(最短46位元組,最長1500位元組)

每塊網絡卡出廠時都被燒製上乙個世界唯一的mac位址,長度為48位2進製,通常由12位16進製制數表示(前六位是廠商編號,後六位是流水線號)

廣播:

有了mac位址,同一網路內的兩台主機就可以通訊了(一台主機通過arp協議獲取另外一台主機的mac位址)

ethernet採用最原始的方式,廣播的方式進行通訊,即計算機通訊****。

ip協議:

規定網路位址的協議叫ip協議,它定義的位址稱之為ip位址,廣泛採用的v4版本即ipv4,它規定網路位址由32位2進製表示

範圍0.0.0.0-255.255.255.255

網路部分:標識子網

主機部分:標識主機

子網掩碼:

所謂」子網掩碼」,就是表示子網路特徵的乙個引數。它在形式上等同於ip位址,也是乙個32位二進位制數字,它的網路部分全部為1,主機部分全部為0。比如,ip位址172.16.10.1,如果已知網路部分是前24位,主機部分是後8位,那麼子網路掩碼就是11111111.11111111.11111111.00000000,寫成十進位制就是255.255.255.0。

知道」子網掩碼」,我們就能判斷,任意兩個ip位址是否處在同乙個子網路。方法是將兩個ip位址與子網掩碼分別進行and運算(兩個數字都為1,運算結果為1,否則為0),然後比較結果是否相同,如果是的話,就表明它們在同乙個子網路中,否則就不是。

總結一下,ip協議的作用主要有兩個,乙個是為每一台計算機分配ip位址,另乙個是確定哪些位址在同乙個子網路。

ip資料報:

p資料報也分為head和data部分,無須為ip包定義單獨的字段,直接放入乙太網包的data部分

head:長度為20到60位元組

data:最長為65,515位元組。

而乙太網資料報的」資料」部分,最長只有1500位元組。因此,如果ip資料報超過了1500位元組,它就需要分割成幾個乙太網資料報,分開傳送了。

乙太網頭

ip頭ip資料

arp資料報:

arp協議由來:計算機通訊****,即廣播的方式,所有上層的包到最後都要封裝上乙太網頭,然後通過乙太網協議傳送,在談及乙太網協議時候,我們了解到通訊是基於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,就需要通過arp協議。

協議工作方式:每台主機ip都是已知的

例如:主機172.16.10.10/24訪問172.16.10.11/24

一、 首先通過ip位址和子網掩碼區分出自己所處的子網

場景資料報位址

同一子網

目標主機mac,目標主機ip

不同子網

閘道器mac,目標主機ip

二、分析172.16.10.10/24與172.16.10.11/24處於同一網路(如果不是同一網路,那麼下表中目標ip為172.16.10.1,通過arp獲取的是閘道器的mac)

空源mac

目標mac

源ip目標ip

資料部分

傳送端主機

傳送端mac

ff:ff:ff:ff:ff:ff

172.16.10.10/24

172.16.10.11/24

資料三、這個包會以廣播的方式在傳送端所處的自網內傳輸,所有主機接收後拆開包,發現目標ip為自己的,就響應,返回自己的mac。

傳輸層的由來:網路層的ip幫我們區分子網,乙太網層的mac幫我們找到主機,然後大家使用的都是應用程式,你的電腦上可能同時開啟qq,暴風影音,等多個應用程式,那麼我們通過ip和mac找到了一台特定的主機,如何標識這台主機上的應用程式,答案就是埠,埠即應用程式與網絡卡關聯的編號。

傳輸層功能:建立埠到埠的通訊

補充:埠範圍0-65535,0-1023為系統占用埠

tcp協議:

可靠傳輸,tcp資料報沒有長度限制,理論上可以無限長,但是為了保證網路的效率,通常tcp資料報的長度不會超過ip資料報的長度,以確保單個tcp資料報不必再分割。

乙太網頭

ip頭tcp頭

資料udp協議:

不可靠傳輸,」報頭」部分一共只有8個位元組,總長度不超過65,535位元組,正好放進乙個ip資料報。

乙太網頭

ip頭udp頭

資料tcp報文

tcp三次握手和四次握手

應用層功能:規定應用程式的資料格式。

例:tcp協議可以為各種各樣的程式傳遞資料,比如email、www、ftp等等。那麼,必須有不同協議規定電子郵件、網頁、ftp資料的格式,這些應用程式協議就構成了」應用層」。

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