Linux - 初识网络

网络发展
独立模式:计算机之间相互独立;
网络互连:多台计算机连接在一起,完成数据共享;
网络间通信
局域网LAN:计算机数量更多了,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在一起。

网络协议初识
TCP/IP五层模型
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,每层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。
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(双姣线)、早期以太网采用的同轴电缆、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。
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。交换机(Switch)工作在数据链路层。
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。
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。
在其中,物理层属于硬件层,而数据链路层、网络层、传输层、应用层都属于软件层。

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;
但是并不绝对,很多交换机也实现了网络层的转发;很多路由器也实现了部分传输层的内容(比如端口转发);

TCP/IP通讯过程
这里写图片描述

如图,在网络传输的过程中,先自上而上,经过应用层,传输层,网络层,链路层,在经过每层的时候都会对该层的数据进行封装。封装的内容主要是给数据添加各自的报头信息。所以自上而下的传输经过了四次封装才到达了以太网。数据到达目标主机后,再次自下而上进行交付,每次的交付都是一次解包的过程,每次解包只解自己的报文信息,直到解包完毕得到最终数据。

数据包封装和分用
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)。
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(Encapsulation)。
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。
数据封装为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。

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