1.介绍协议

基础知识

1.其实所谓的互联网可以看成一个巨大的操作系统，而每一个计算机都是一个硬件通过网线与其他计算机相互连接。

2.那么其实计算机内部的本质其实也是一个小型的网络结构。

3.短距离的传输，其实数据丢失的概率不大，即使丢失其实也好确定。但是长距离传输，是否丢失也是一个问题，特别是网路，就会出现信息传递问题。

4.为了尽可能减少通信成本就需要定制协议，用于解决由于长距离的通信问题。

协议

定义：协议就是用计算机语言来表达计算机通信之间的规定。不同的协议表示不同的意义，能让对面的计算机知道本台计算机的目的

网络协议：计算机生产厂商有很多;计算机操作系统,也有很多;计算机网络硬件设备, 还是有很多;如何让这些不同厂商之间生产的计算机能够相互顺畅的通信? 就需要有人站出来, 约定一个共同的标准,大家都来遵守, 这就是网络协议标准;

协议分层

1.分层普适性的意义是为了解耦，对任何一层做修改其他层不会被影响。出现问题也会在该层受影响而已；另外，功能比较集中的，耦合度比较高的模块我们设计成一层的协议。这样的特点是低耦合，高内聚

2.每一层都需要解决特定的问题，并且网络通信并不是一股脑直接转入计算机中的。

3.问题大致有这些：如何把数据先交付给与自己主机直接相连的下一台主机；要有路径选择的能力；传输出错后的容错纠错能力；传到目的计算机后解决应用的问题(送到目的主机并不是目的，是手段)

OSI七层模型

1.OSI是网络分层的一种逻辑上的定义和规范

2.OSI把网络分为七层（自下向上）：物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层

3.实际上遇到的网络问题不会出现七层，工程实际采用五层或者四层协议，因为无法实现一种万能的实现套用所有的项目，所以最后三层需要用户手动搭建。

2.TCP/IP五层模型

1.五层分为：物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层

2.物理层：负责光电信号的传输，物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等。

集线器(Hub)工作在物理层，长距离传输光电信号会衰减，那么集线器(Hub)的作用就是加强衰减的信号。

光纤：光导纤维是一种由玻璃或塑料制成的纤维，利用光在这些纤维中以全内反射原理传输的光传导工具

调制解调器（猫）：主要负责信号转换，连接光纤解读传输的信号(模拟信号和数字信号的互相转换)

路由器：构造局域网，连接网络

双绞线（网线）：路由器连接主机，使得主机联网

网卡：网线的数字信号01传给网卡存储在里面的寄存器中，随后传给磁盘

3.数据链路层：解决如何把数据先交付给与自己主机直接相连的下一台主机的问题

4.网络层：有路径选择的能力

5.传输层：传输出错后的容错纠错能力

6.应用层：传到目的计算机后解决应用的问题

1.TCP/IP分层模式其实反映了计算机整体的运行逻辑：自底向上由硬件，驱动，操作系统，调用接口，用户组成

2.系统调用接口连接到文件，所有数据都会在文件中存储。

3.对于一台主机, 它的操作系统内核实现了从传输层到网络层的内容

4.对于一台路由器, 它实现了从网络层到物理层

5.对于一台交换机, 它实现了从数据链路层到物理层

6.对于集线器, 它只实现了物理层；

3.网络传输的基本流程

由于物理层偏向底层实现，通过电子信号传递，故而不太需要讲。我们理解四层即可。

1.基本知识

协议报头

1.每一层都需要协议，而每一个协议的最终表现就是都有报头。

2.举个例子，类似于邮件快递，快递员想要将货物送到买家其实想要一些信息构成了快递单。而对应到网络协议，其实就是报头。

3.报头的意义：协议通常通过协议报头表达，报头遵循一系列规定的约定。用于确认每一层的任务。

4.每一份数据在被发送或者接收时，都要先经历报头包装。

5.而最后接收到应用层的数据，其实也带有报头，这些报头是告知用户如何进行操作的。

2.局域网通信的基本流程

1.局域网之间，两台主机可以直接通信

2.每一台主机都有自己的名字，每一台主机都有网卡，这张网卡有自己独一份的地址为MAC地址

3.MAC地址用于表征局域网中主机的唯一性

原理：

1.在一个局域网内，一台主机发出的数据，所有主机都能接收到

2.对于发出方，在发出数据上添加报头，包含了传到哪里的地址

3.其他主机接收得到数据，但是对于其他主机而言，它会在底层传输查看报头，发现与自己主机对不上，那么此时下层直接删除掉数据。上层用户得不到数据

4.接收方在底层确认是发给自己的数据就读取，这样就达到了局域网传输的目的

3.网络传输流程

1.网络传输并不是直接从应用层传到对方的应用层，需要经过不断的向下传输到物理层才能传到别处的物理层，随后向上传到应用层

2.由应用层到物理层是传输的用户不断将数据封装的过程，每一层到下一层去都会把自己的报头添加到有效载荷前面，形成报文(报文=报头+有效载荷)，随之往下

3.接收方接收到由物理层的数字信号自下向上不断将数据解包的过程，每一层往上之前都会把自己同层的报头摘除再向上传

4.但是其实站在用户角度，其实就会认为同层之间相互交流，因为在同层报文是一样的。

5.封装报头有很多的协议，发送方直接根据自己的需求打包，但是接收方要想知道传过来的具体协议是什么需要在报头中得到

6.将报头分离其实要么按固定格式分离，要么按固定大小分离

局域网分类

1.以太网

2.令牌环网：局域网中，可能不止一对主机在对话。互相传输但是网线会出现数据碰撞问题，那么这么一个局域网形成了碰撞域。局域网的网络资源站在系统角度而言其实就是共享资源。出现碰撞就重新将数据发出，而此时依旧会有数据碰撞，那局域网中设置一个令牌，只有有令牌的主机才能发送数据。

3.无线LAN网

跨路由器传输

1.跨路由器的条件是一个设备至少要横跨两个网络，才能进行数据传输。

2.那么路由器也需要横跨两个网络，在两边都构成一个局域网，那么路由器至少需要两个网络接口将两个局域网相互连接。

3.当前的主机通过局域网将数据传给与自己直接相连的路由器。由于路由器工作在网络层，路由器的工作就是判断数据传输到哪里去，所以它得读取报头将数据进行传输决定。

4.路由器得到数据又向下交互，用令牌环的协议传输数据，通过令牌环向下一台主机交付。

5.这样的设计，路由器其实重新封住了报头，但是上层没什么区别。IP协议存在的意义就是屏蔽底层网络的差异。

6.图中的上层基本一致，而以太网和令牌环网其实是物理层的实现不同，各个局域网的网络接口不一样，上图只是例子

数据包封装和分用

1.不同的协议层对数据包有不同的称谓：在应用层称为请求与响应，在传输层叫做数据段，在网络层叫做数据报，在链路层叫做数据帧。
2.应用层数据通过协议栈发到网络上时,每层协议都要加上一个数据首部，称为封装。
3.首部信息中包含了一些类似于首部有多长，载荷有多长, 上层协议是什么等信息。
数据封装成帧后发到传输介质上,到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部, 根据首部中的 "上层协议字段" 将数据交给对应的上层协议处理

4.网络中的地址管理

1.IP地址

1.IP协议有两个版本, IPv4和IPv6，二者不可兼容。

2.IP地址是在IP协议中, 用来标识网络中不同主机的地址；对于IPv4来说,IPv4地址是一个4字节, 32位的整数；我们通常也使用 "点分十进制" 的字符串表示IP地址。

3.IPv6为16为字节，128位的整数组成

4.在广域网广泛使用，也有一部分在局域网中使用

2.MAC地址

1.工作在局域网当中的地址

2.长度为48位, 及6个字节. 一般用16进制数字加上冒号的形式来表示

3.区别

既然都是表示地址的，那么二者之间有什么区别

1.仔细分析，其实想要一个主机到另一个主机需要两种信息：初始主机到最目的主机的信息；上一台主机到下一台相连的主机的信息。

2.源IP到目的IP：为了传输的每一个阶段提供方向目标，方便进行路径选择

3.上一台主机到下一台相连的主机的地址一直在变换，这种地址为MAC地址，提供路径的可行性