网络通信协议——OSI七层协议

osi七层协议

互联网协议的功能:定义计算机如何接入internet,以及接入internet的计算机通信的标准。



应用层

表示层

会话层

传输层

网络层

IP协议:
规定网络地址的协议叫ip协议,它定义的地址称之为ip地址,广泛采用的v4版本即ipv4,它规定网络地址由32位2进制表示
范围0.0.0.0-255.255.255.255
一个ip地址通常写成四段十进制数,例:172.16.10.1
ip地址分成两部分

网络部分:标识子网
主机部分:标识主机
注意:单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类,从网络部分或主机部分都无法辨识一个ip所处的子网,区分子网的方式,利用子网掩码
将ip地址与子网掩码尽心按位与运算,得到结果一样,就是同一局域网。不一样,就不是。

例:172.16.10.1与172.16.10.2并不能确定二者处于同一子网

ip数据包
ip数据包也分为head和data部分,无须为ip包定义单独的栏位,直接放入以太网包的data部分
报头 + 数据; 报头 由 源地址和目标地址 组成。为IP地址。

数据链路层

数据链路层的功能:定义了电信号的分组方式以太网协议:

早期的时候各个公司都有自己的分组方式,后来形成了统一的标准,即以太网协议ethernet
报头 + 数据,报头包括 源地址和目标地址,为Mac地址,每个网卡都是唯一确定的

物理层

物理层功能: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

mac地址:
head中包含的源和目标地址由来:ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡,发送端和接收端的地址便是指网卡的地址,即mac地址
mac地址:每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址,长度为48位2进制,通常由12位16进制数表示(前六位是厂商编号,后六位是流水线号)

广播:
有了mac地址,同一网络内的两台主机就可以通信了(一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址)
ethernet采用最原始的方式,广播的方式进行通信,即计算机通信基本靠吼

基础名词知识哦(重要)

ip地址

公网IP和私网IP
Public IP: 公共 IP ,经由 INTERNIC 所统一规划的 IP,有这种 IP 才可以连上 Internet ;
Private IP : 私有 IP 或保留 IP,不能直接连上 Internet 的 IP ,主要用于局域网络内的主机联机规划。

我们能够上网靠的是isp组织分给我们的IP地址,但是这个IP地址一般不是给个人的,一般都是给一个单位,一个区域的,也就是说我们实际上能接触到的一般都是私有地址,即我们用ipconig查到的都是私有地址,也就相当于局域网内的ip地址,当我们真正联网时,会先把数据发送到路由,然后再由路由进行处理实现真正的联网操作,路由的地址才是真正联网的IP地址,也就是pubilc IP,而我们在自己电脑上查到的都是私有IP

我们重新整理一下我们上网的路线,看下图,移动公司分给我们的ip是117.158.134.217,这是我们这一栋楼能连上网的公网IP,那么如何让这一个ip使学校里面的所有人都能使用呢,我们开始重新划分局域网。上文中,我们知道B类私有地址范围是:172.16.0.0~172.31.255.255,我们学校采取的就是这种划分方法,所以我的私网IP地址就是172.18.251.129.那么怎么连上网的呢,我们通过私网ip然后把我们的需求和要发送的数据发给路由器,路由器需要用NAT网络地址转换技术将私有IP转化为公网IP然后路由器对接网络,再把数据发送给Internet.然后internet发送数据到我们学校的路由,然后路由在通过我的私网ip发送给我,这就是我们真实上网的流程。

子网掩码

子网掩码用来判断,两个IP是否是一个网络里的,如果是直接通过ARP协议获取Mac地址进行传输,如果不是,就将数据传输给网关,获得网关的Mac地址,网关(比如说,路由)把私网IP转为公网IP,进行传输。

Mac地址

讲到MAC地址,就不得不提ip地址。虽然现在已经ipv6了,但我们基本用的大多数还是ipv4协议,所谓ip就是你电脑整个网络的编号。其他电脑想访问电脑就得需要这个编号。但是这个编号很多情况下是一直在变化的,而唯一不变的是你的MAC地址:物理地址。

MAC是网络中用来标识网卡设备的唯一网络地址。由相关硬件制造商统一分配,每台电脑的MAC地址都是唯一的。

做个比喻,你经常搬家,你没搬一次家都有一个地址,XX小区XX单元XX号,这个就是IP。但是你的名字不变,这个就是MAC,不同的是我们的MAC不允许重名。

网关

在没有路由器的情况下,不同的两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的,即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上,TCP/IP协议也会根据子网掩码(255.255.255.0)判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信,则必须通过网关。

默认网关指计算机所在网络边界的网关或路由器,因为只有网关和路由器才知道如何到达其他网络。
对于网络内部的计算机来说,只有知道了默认网关的位置才能和网络外部通信。
所以默认网关是一个很重要的设置。但大多数情况下不需要我们手动设置,因为网络中的DHCP服务器可以自动提供默认网关的位置。
    对于使用宽带路由器共享上网,默认网关是宽带路由器。
    对于拨号上网,默认网关是是运营商处的路由器。
    对于网络中有启用了ICS(Internet连接共享)的计算机并共享上网,默认网关就是这台计算机。

网关的作用
     1.网关在所有内网计算机访问的不是本网段的数据时使用
     2.网关负责将内网ip转化为公网IP,公网Ip转化为内网IP。

ARP协议

注意:
ARP协议是和以太网配套使用的,如果你的局域网的底层实现并不是以太网(比如令牌环网、HDDI等),那么你可能压根就不需要ARP请求!

从始至终,IP协议只处理与IP地址有关的部分;
ARP协议只处理查询MAC地址;
802.3链路层协议只负责MAC-MAC之间的实际传送;
这就是网络分层,各司其职。

最后,你问我TCP发出SYN请求和ARP广播谁先,当然是SYN请求在先了!但是如果没有ARP广播SYN请求还不是纸上谈兵?所以问谁先谁后是没有意义的,分清楚谁是boss、谁是小弟就好了。

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