通絡通信

網絡詳解：

網絡的osi層次結構：

物理層：

以太網規定，連入網絡的所有設備，都必須具有”網卡”接口。數據包必須是從一塊網卡，傳送到另一塊網卡。

網卡的地址，就是數據包的發送地址和接收地址，這叫做MAC地址。

每塊網卡出廠的時候，都有一個全世界獨一無二的MAC地址，長度是48個二進制位，通常用12個十六進制數表示。

前6個十六進制數是廠商編號，后6個是該廠商的網卡流水號。有了MAC地址，就可以定位網卡和數據包的路徑了。

數據鏈路層：

如果是同一個子網絡，就采用廣播方式發送，否則就采用”路由”方式發送。（”路由”的意思，就是指如何向不同的子

網絡分發數據包，pc->switch->route<-switch<-pc）遺憾的是，MAC地址本身無法做到這一點。它只與廠商有關，與所處網絡無關。

這就導致了”網絡層”的誕生。它的作用是引進一套新的地址，使得我們能夠區分不同的計算機是否屬于同一個子網絡。這套地址就叫做”網絡地址”，簡稱”網址”。

于是，”網絡層”出現以后，每臺計算機有了兩種地址，一種是MAC地址，另一種是網絡地址。兩種地址之間沒有任何聯系，MAC地址是綁定在網卡上的，網絡地址則

是管理員分配的，它們只是隨機組合在一起。網絡地址幫助我們確定計算機所在的子網絡，MAC地址則將數據包送到該子網絡中的目標網卡。因此，從邏輯上可以推斷，

必定是先處理網絡地址，然后再處理MAC地址。

總結一下，IP協議的作用主要有兩個，一個是為每一臺計算機分配IP地址，另一個是確定哪些地址在同一個子網絡。

網絡層：

網絡號 = IP與掩碼 按位相與 ，其作用就是判斷兩個網絡是不是在一個網段內。如果按位相與后的結果一樣說明是一個網絡段。

想要了解網絡的詳解，就必須了解網絡的分層結構：網絡的osi七層協議，也可稱為5層協議，通過網絡的分層了解數據包傳輸的過程。

首先，由于網絡的通信就是為了進行數據包的傳遞，而數據又是從一個網卡到另一個網卡，而識別網卡就需要知道網卡的標識符（mac）。

這里就不得不提一下ARP協議，就是進行路徑廣播獲取對方的mac地址。而ip數據包時放在以太網數據包中發送的，所以我們必須同時知道

兩個地址，一個事對方的MAC地址，另一個是對方的IP地址，通常情況下對方的ip地址是已知道的，但是我們不知道它的mac地址。所以我們

就需要一種機制能夠從ip獲取到mac地址，這種機制就是所謂的ARP協議。這里面又分為兩種情況：一是在同一個網絡內，我們可以使用ARP協議，

ARP協議也是發送一個數據包（包含在以太網數據包中）。其中包含它說要查詢的主機的ip地址，而對方的mac填的為：FF:FF:FF:FF:FF:FF ,表示

這是一個廣播地址。它所在的子網絡的每一臺主機都會收到這個數據包，從中取出IP地址與自己的IP進行比對，如果一樣，就會做出回復，告訴對

方自己的mac地址，如果不一樣，就會舍棄這個數據包，不做回應。

舉一個通俗易懂的例子，比如說：快遞員（源ip）送貨送到某小區的某棟樓下，只知道需要A(目標ip)收貨，卻不知道A具體住在哪個樓層，

于是只有在樓下喊話（ARP廣播），A聽到之后，在樓上告訴快遞員具體位置（mac地址），快遞員才能送上去（發送數據包）

二是：如果源主機與目標主機不在同一個網絡內（是不是同一個網絡查看網絡號是否相同），不在同一個網絡內就需要把數據包傳遞給網關的mac，網關的mac收到之后拆除mac的標頭看到里面的ip不是自己的，又把數據包重新進行封裝，然后傳遞給網關的另外一處，直到數據包傳遞給目標主機。

比如說：A（源ip）在北京（源mac），B（目標ip）在上海（mac）。因為不在同一個網絡內，所以喊話是聽不到的，只能通過北京火車站（源地址網關）到上海火車站（目標網關），到了同一個網絡內再進行喊話，B聽到之后會回應，告訴A它的mac，再進行數據包發送。

傳輸層:

有了ip地址和mac地址，我們可以在互聯網上的任意兩臺主機進行網絡通信。但是，這時又有一個問題就是：同一臺主機上有不同的程序需要用到網絡，

這時候如果我們一邊瀏覽網頁，一邊和朋友聊條，而這是我們發送的數據怎么辨別是聊天信息還是瀏覽網頁的內容呢？ 這樣看來，我們還需要一個參數來標記這個數據包時供哪個程序使用的。這個參數就是“端口號”。它其實是每一個使用網卡的程序的編號，每個數據包都發送到主機的特定端口，所以不同的程序就能獲取到自己所需要的數據。而傳輸層就是建立端口到端口的通信，相比之下，網絡層是建立主機到主機之間的通信。只要確定主機和端口我們就能實現程序之間的交流。因此，linux系統就把主機+端口 的合稱叫做“套接字”。有了它，就可以進行網絡應用程序開發了。

        而在數據包中我們加入端口信息的話，就需要新的協議，最簡單的就是UDP協議，它的格式就是在數據前面加上端口號。UDP數據包也是由“標頭”和“數據”組成。標頭部分定義了發送端口和接收端口，數據就是數據包的具體內容。然后把整個UDP數據包放入IP數據包的數據部分，ip數據包又是放在以太網數據包中。

應用程序收到”傳輸層”的數據，接下來就要進行解讀。由于互聯網是開放架構，數據來源五花八門，必須事先規定好格式，否則根本無法解讀。

應用層：

“應用層”的作用，就是規定應用程序的數據格式。

舉例來說，TCP協議可以為各種各樣的程序傳遞數據，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必須有不同協議規定電子郵件、網頁、FTP數據的格式，這些應用程序協議就構成了”應用層”。

這是最高的一層，直接面對用戶。它的數據就放在TCP數據包的”數據”部分。因此，現在的以太網的數據包就變成下面這樣。