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    全世界有数十亿台计算机相连，有22台通信。上海的一张网卡发出信号，洛杉矶的另一张收到信号。他们实际上不知道对方的物理位置。你不觉得很神奇吗
    
    Internet的核心是一系列协议，通常称为Internet协议套件（Internet Protocol Suite），他们对计算机如何连接和网络作了详细的规定，通过理解这些协议，我们可以理解Internet的原理。
    
    以下是我的学习笔记。由于这些协议是如此复杂和庞大，我想总结一个简明的框架来帮助我总体上把握它们。为了便于理解，我做了很多简化，有些地方不够全面和准确，但是应该能够进行演示。遵循互联网的原则。
    
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    因特网协议介绍
    
    
    
    首先，概述
    
    1.1五层模型
    
    Internet的实现分为几个层次，每个层次都有自己的功能，比如建筑物，每个层次都由下一层支持。
    
    用户只接触到顶层，根本感觉不到底层。要理解互联网，我们必须从最低层开始，从下到上理解每一层的功能。
    
    分层有不同的模型。一些模型被分成七个层次，其中一些被分成四个层次。我认为把互联网分成五个层次更容易解释。
    
    如上所示，底层被称为物理层，顶层被称为应用层。中间三层是链路层、网络层和传输层，下层离硬件越近，上层离用户越近。
    
    他们的名字并不重要，只是需要知道互联网可以分为几个层次。
    
    1.2层协议
    
    每个层的设计都是为了完成一个功能，为了实现这些功能，每个人都需要遵守共同的规则。
    
    我们遵循的规则叫做协议。
    
    Internet的每一层都定义了许多协议，这些协议的一般术语称为Internet协议组，它们是Internet的核心。下面是每个层的功能，主要是每个层的主要协议。
    
    二。物理层
    
    让我们从底层开始。
    
    当计算机想建立一个网络时，首先要做的是什么当然，我们首先连接计算机，我们可以使用光缆、电缆、双绞线、无线电波等等。
    
    它主要规定网络的一些电气特性，并负责传输0和1的电信号。
    
    三、链路层
    
    3.1定义
    
    纯0和1没有任何意义。他们必须规定解释的方式：计算多少个电信号每个信号位的意义是什么
    
    这就是链接层的功能。
    
    3.2以太网协议
    
    在早期，每个公司都有自己的电信号分组方法，逐渐地，一种叫做以太网的协议开始起主导作用。
    
    以太网规定一组电信号形成一个称为帧的数据包，每个帧分为两部分：头（头）和数据（数据）。
    
    报头包含包的一些描述，如发送者、接收器、数据类型等；数据是包的特定内容。
    
    报头的长度固定为18字节。数据的长度为46字节，长度为1500字节。因此，整个帧是64字节，最长是1518字节。如果数据很长，则必须将其划分为多个帧进行传输。
    
    3.3 MAC地址
    
    如上所述，以太网数据包的头部包含发送方和接收方的信息，那么发送方和接收方如何识别呢
    
    以太网规定，所有连接到网络的设备都必须有一个网卡接口，数据包必须从一个网卡传送到另一个网卡，网卡的地址就是数据包的发送地址和接收地址，称为MAC地址。
    
    每个NIC用唯一的MAC地址，长度为48个二进制位，通常用12个十六进制数字表示。
    
    前6个16位数字是制造商编号，6个16位数字是公司网卡的序列号。通过MAC地址，您可以定位网卡和分组的路径。
    
    3.4广播
    
    定义地址只是第一步，后面还有更多的步骤。
    
    首先，网卡如何知道另一网卡的MAC地址
    
    答案是有一个ARP协议可以解决这个问题。这留待后面讨论，在这里你只需要知道以太网数据包在发送之前必须知道接收器的MAC地址。
    
    其次，即使有MAC地址，系统如何将数据包准确地发送给接收方
    
    答案是，以太网采用非常原语的方式，它不会准确地将数据包发送到接收方，而是发送到网络中的所有计算机，以便每台计算机确定它是否是接收方。
    
    在上面的图片中，计算机1向计算机2发送一个分组，计算机3、4和5在同一个子网络上接收该分组。他们读取该分组的头，找到接收机的MAC地址，然后将它与自己的MAC地址进行比较。如果两者相同，则接受分组以进一步处理，或者丢弃分组。这种发送方式称为广播。
    
    链路层通过定义数据包、网卡的MAC地址和发送广播的方式，可以在多台计算机之间传输数据。
    
    四。网络层
    
    4.1网络层的起源
    
    以太网协议依靠MAC地址发送数据，理论上，上海网卡只需要依靠MAC地址就能在洛杉矶找到网卡，这在技术上是可能的。
    
    然而，这样做有一个主要的缺点。以太网使用广播来发送分组，即分组的所有成员，也就是说，如果两台计算机不在同一子网上，广播将不能通过。这种设计是合理的，否则因特网上的每台计算机都将接收所有p会造成灾难。
    
    几乎无法想象上海和洛杉矶的电脑将会在同一个子网上，因为互联网是一个由无数子网组成的巨大网络。
    
    因此，必须找到一种方法来区分哪些MAC地址属于同一个子网络，哪些不是相同的子网络，它将通过广播发送，否则将通过路由发送（路由，即如何将分组分发到不同的子网络），是一个大的顶部。不幸的是，MAC地址本身无法做到这一点，它只与制造商有关，与网络无关。
    
    这导致了网络层的诞生。它的目的是引入一组新的地址，允许我们区分属于同一子网络的不同计算机。
    
    因此，网络层出现后，每台计算机有两个地址，一个是MAC地址，另一个是网络地址。这两个地址之间没有连接。MAC地址绑定到网卡，网络地址由管理员分配。他们只是随机分组在一起。
    
    网络地址帮助我们确定计算机所在的子网络，MAC地址将数据包发送到该子网络中的目标网卡，因此，在逻辑上，必须首先处理网络地址，然后处理MAC地址。
    
    4.2 IP协议
    
    指定网络地址的协议称为IP协议，它定义的地址称为IP地址。
    
    目前，IP协议的第四个版本被广泛使用，即IPv4。这个版本规定网络地址由32个二进制位组成。
    
    传统上，我们使用四段十进制数表示IP地址，从0.0.0.0到255.255.255.255。
    
    因特网上的每台计算机将被分配到一个IP地址。这个地址被分成两部分，第一部分代表网络，第二部分代表主机。例如，32位地址的IP地址172.16.254.1假定它的网络部分是前24位（172.16.254），然后主机部分是最后8位（最后一位）。同一子网上的计算机必须在同一网络上具有相同的IP地址，这意味着172.16.254.2应该位于与172.16.254.1相同的子网上。
    
    但问题是我们不能仅仅从IP地址来判断网络部分，或者172.16.254.1，例如它的网络部分、前24、前16，甚至前28，都不能从IP地址中看出。
    
    那么，我们如何确定这两台计算机是否属于同一子网络的IP地址呢这需要另一个参数子网掩码。
    
    所谓subnet.是表示子网特性的参数。它形式上等价于IP地址，也是32位二进制数，其网络部分全部为1，主机部分全部为0。例如，IP地址172.16.254.1，如果网络部分已知为前24位，主机为后8位，子网掩码为111111.11111111.11111.11111.11111.00000000，用十进制写为255.255.255.0。
    
    了解子网掩码该方法是对IP地址和子网掩码（两个数字都是1，结果是1，否则为0）执行AND操作，然后如果结果相同，则比较结果，如果结果相同，则它们位于相同的子网中，否则不是。
    
    例如，具有已知IP地址的172.16.254.1和172.16.254.23的子网掩码是255.255.255.0。它们在同一子网上吗它们分别是和子网掩码，结果是172.16.254.0，所以它们在同一子网中。
    
    总之，IP协议有两个主要功能，一个是给每台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络中。
    
    4.3 IP报文
    
    根据IP协议发送的数据称为IP分组，不难想象必须包括IP地址信息。
    
    但是正如我前面提到的，以太网数据包只包含MAC地址，并且没有IP地址字段。您需要修改数据定义并添加其他列吗
    
    答案是否定的，我们可以直接将IP分组放入以太网分组的data部分，所以根本不需要修改以太网规范。这是互联网分层结构的优点：上层的变化不涉及底层结构。
    
    具体来说，IP数据包也分为两部分：报头和数据。
    
    Header部分主要包括版本、长度、IP地址等信息，data部分是IP分组的具体内容。
    
    IP数据包的头部分长度为20至60字节，整个数据包的总长度高达65535字节。因此，理论上，IP数据包的数据部分最多可达65515字节。如前所述，以太网数据包的数据部分只有1500字节长。因此，如果IP包超过1500字节，需要分为几个以太网分组并分别发送。
    
    4.4 ARP协议
    
    至于网络层
    
    由于IP数据包是以太网数据包的形式发送的，因此我们必须同时知道两个地址，一个是另一个的MAC地址，另一个是另一个的IP地址。
    
    因此，我们需要一种机制来从IP地址获得MAC地址。
    
    这里可以分为两种情况，第一种情况是，如果两个主机不在同一个子网络上，那么实际上没有办法获得彼此的MAC地址，并且数据包只能在两个子网络的交界处发送到网关，以便网关进行处理。
    
    在第二种情况下，如果两个主机在同一个子网上，我们可以使用ARP协议来获得另一个主机的MAC地址。在对方的MAC地址列中，它填充FF:FF:FF:FF:FF:FF:FF:FF:FF:FF:FF:FF:FF:FF，表示这是一个.地址。其子网络中的每个主机接收数据包，从中提取IP地址，并将其与自己的IP地址进行比较。如果两者相同，则都应答D将它们的MAC地址报告给对方，否则将丢弃该分组。
    
    简而言之，利用ARP协议，我们可以在同一子网络中获得主机的MAC地址，并将数据包发送给任何主机。