网络协议与网络传输的基本流程简介

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⽹络协议与⽹络传输的基本流程简介
1,⾸先来了解⼏个基本概念:
局域⽹LAN: 多台计算机通过交换机和路由器连接在⼀起
⼴域⽹WAN:将远隔千⾥的计算机都连接在⼀起。
⼴域⽹和局域⽹是⼀个相对的概念
计算机之间的传输媒介是光信号和电信号通过"频率"和"强弱"来表⽰0和1这样的信息。想要传递各种不同的信号就需要约定好双⽅的数据格式。2,再来看看什么是⽹络协议
(1).“协议”:其实就是⼀种约定,
通信的两台主机除了约定好协议,各制造⼚商还需要严格按照协议去制造设备,软件层⾯,⽹络等中间设备也需保持⼀样。
协议标准的制造者: 对应⾏业中的精英,有绝对话语权的个⼈或团队。
(2)协议是分层: 这⾥须注意以下三点
★⽹络结构是分层的
★同层之间能直接通信,不同层之间不能直接通信
★分层后,上层通信不会影响下层
分层最⼤的好处在于"封装"和便于维护。
(3) OSI七层模型:
★OSI(Open System Interconnection,开放系统互连)七层⽹络模型称为开放式系统互联参考模型,是⼀个逻辑上的定义和规范;
★把⽹络从逻辑上分为了7层. 每⼀层都有相关、相对应的物理设备,⽐如路由器,交换机;
★OSI 七层模型是⼀种框架性的设计⽅法,其最主要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传输; 它的最⼤优点是将服务、接⼝和协议这三个概念明确地区分开来,概念清楚,理论也⽐较完整. 通过七 个层次化的结构模型使不同的系统不同的⽹络之间实现可靠的通讯。
这七层模型⾃底向上依次是:物理层;数据链路层;⽹络层;传输层;会话层;表⽰层;应⽤层。
TCP/IP五层(或四层)模型:
TCP/IP是⼀组协议的代名词,它还包括许多协议,组成了TCP/IP协议簇.
TCP/IP通讯协议采⽤了5层的层级结构,每⼀层都呼叫它的下⼀层所提供的⽹络来完成⾃⼰的需求.
人工熊胆★物理层: 负责光/电信号的传递⽅式. ⽐如现在以太⽹通⽤的⽹线(双绞 线)、早期以太⽹采⽤的的同轴电缆(现在主要⽤于有线电视)、光纤,现在的wifi⽆线⽹使⽤电磁波等都属于物理层的概念。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.
集线器的作⽤:信号放⼤,使信号传送的更远
★数据链路层:负责设备之间的数据帧的传送和识别. 例如⽹卡设备的驱动、帧同步(就是说从⽹线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就⾃动重发)、数据差错校验等⼯作. 有以太 ⽹、令牌环⽹, ⽆线LAN等标准.
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交换机(Switch)⼯作在数据链路层.
数据链路层解决局域⽹之内数据通信问题。
mac地址:表⽰不同主机的标识符(⽹卡:每台主机只有⼀个且全球唯⼀)
★⽹络层:负责地址管理和路由选择. 例如在IP协议中, 通过IP地址来标识⼀台主机, 并通过路由表的⽅式规划出两台主机之间的数据传输的线路(路由). 路由器(Router)⼯作在⽹络层.
⽹络层解决局域⽹与局域⽹之间的通信。
★传输层: 负责两台主机之间的数据传输. 如传输控制协议 (TCP), 能够确保数据可靠的从源主机发送到⽬标主机.
★应⽤层:负责应⽤程序间沟通。如简单电⼦邮件传输(SMTP)、⽂件传输协议(FTP)、⽹络远程访问协议(Telnet)等. 我们的⽹络编程主要就是针对应⽤层 。
⼀般⽽⾔
★对于⼀台主机, 它的操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容;
★对于⼀台路由器, 它实现了从⽹络层到物理层;
★对于⼀台交换机, 它实现了从数据链路层到物理层;
★对于集线器, 它只实现了物理层
3.⽹络传输基本流程:
TCP/IP通讯过程:
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跨⽹段的主机的⽂件传输,数据从⼀台计算机到另⼀台计算机传输过程中要经过⼀个或多个路由器。
4.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,在传输层叫做段(segment),在⽹络层叫做数据报 (datagram),在链路层叫做帧(frame).
(2)封装: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(header),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(payload)有多长, 上层协议是什么等信息.
(4)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。
注意以下⼏点:
★上层触发–>由上往下驱动交付 (封装)–>由下往上解包 (分⽤)
★ 每⼀层得到的数据相同。
空压机管道★ 解包交付的时候必须明确交给上⼀层的谁,决定交给谁的信息必须在当前层的报头中。
★ 每层协议的共性功能:将报头和有效载荷进⾏正确分离;根据报头信息决定将有效载荷交给谁。
5.⽹络中的地址管理
(1)IP地址
IP协议有两个版本,IPv4(32个⽐特位)和IPv6(128个⽐特位).没有特殊说明的,默认都是指IPv4
IP地址: 在IP协议中,⽤来标识⽹络中不同主机的地址。
IP地址的获取:通过域名获取
通常使⽤"点分⼗进制"的字符串表⽰IP地址。
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eg: 192.168.0.1;⽤点分割的每⼀个数字表⽰⼀个字节,范围是0-255;钢架连栋大棚
(2)MAC地址
MAC地址⽤来识别数据链路层中相连的节点;
长度为48位,即:6个字节.⼀般⽤16进制数字加上冒号的形式来表⽰(例如:08:00:27:03:fb:19)
在⽹卡出⼚时就确定了,不能修改.mac地址通常是唯⼀的(虚拟机中的mac地址不是真实的mac地址,可能会冲突;也有些⽹卡⽀持⽤户配置mac地址)。
那么,IP地址与MAC地址有什么联系呢?
IP地址能告诉数据从哪来,到哪去,⽽MAC地址能告诉数据想要到⽬标主机,那么下⼀站路由去哪,举个简单的例⼦,就好⽐唐僧去西天取经,每到⼀个地⽅都会告诉国王“贫僧从东⼟⼤唐来,前往西天拜佛求经”,然后国王就会告诉他,要去往西天,下⼀站你要去⼥⼉国(假设下⼀站是⼥⼉国),那么在这⾥,西天就是他最终要到的IP地址,⽽下⼀站⼥⼉国就是它接下来要的MAC地址。
数据在⽹络中传输其实是⼀个⽐较复杂的过程,今天先简单介绍⼀下⼤体传输框架,后⾯每⼀层详尽的传输过程,以及如何传输我会继续更博和⼤家分享。

本文发布于:2023-05-15 15:40:43,感谢您对本站的认可!

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