必威体育Betway必威体育官网
当前位置:首页 > IT技术

计算机网络基础——网络分层和IP地址

时间:2019-10-10 05:14:21来源:IT技术作者:seo实验室小编阅读:81次「手机版」
 

网络分层

计算机网络基础——网络分层和IP地址

协议

在因特网中,凡是涉及两个或者多个远程通信实体的所有活动都首协议的制约。

一个协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序,以及报文发送、接受一条报文或其他事件所采取的动作。

简单而说,协议就像人类之间通信的语言,它就像机器之间通信的方式和语言。

协议三要素
  • 语法:就是一段内容要符合一定的规则和格式
  • 语义:就是这一段内容要代表某种意义
  • 顺序:就是先干啥,后干啥
网络分层

我们知道,网络是有分层的,可是为什么要分层呢?因为,是个复杂的程序都要分层。

我们可以这样来想,想象网络包就是一段Buffer,或者一块内存,它是有格式的,同时有一个可以跑在电脑,跑在服务器,跑在交换机,跑在路由器上的程序,程序可以处理这个网络包,我们知道,一台机器一般有很多个网口,从某一个网口拿进来一个网络包,程序处理后,再出另外一个口出去。说了简单,可是网络包很复杂,程序也很复杂。

复杂的程序都要分层,这是程序设计的要求。让每一层专注做本层的事情。

而且,网络每一层协议负责的工作都是不一样的,也就对应了有不同的设备来处理

这里写图片描述

OSI七层模型

  • 物理层:包含了多种与物理介质相关的协议,这些物理介质用以支撑TCP/IP通信。以二进制数据形式在物理媒体上传输数据。
  • 数据链路层:包含了控制物理层的协议:如何访问和共享介质,怎样标识介质上的设备,以及在介质上发送数据之前如何完成数据成帧。典型的数据链路协议有IEEE802.3/以太网,帧中继,ATM以及SONET
  • 网络层:主要负责定义数据包格式和地址格式,为经过逻辑网络路径的数据进行路由选择,IP,ICMP,RIP,OSPF等
  • 传输层:指定了控制网络层的协议。这就像数据链路层控制物理层一样,传输层和数据链路层都定义了流控和差错机制。二者不同在于,数据链路层协议强调控制数据链路上的流量,即连接两台设备的物理介质上的流量;而传输层控制逻辑链路上的流量,即两台设备的端到端的连接,这种逻辑连接可能跨越一连串数据链路。
  • 会话层:解除或提供两进程之间建立、维护和结束会话连接的功能;提供交互会话的管理功能,如三种数据流方向的控制,即一路交互、两路交替和两路同时会话模式。没有协议
  • 表示层:数据格式化代码转换,数据加密。没有协议
  • 应用层:最常用的服务是向用户提供访问网络的接口:文件传输,电子邮件,虚拟终端等。HTTP,FTP等

现在,我们常用的是TCP/IP四层模型:

  • 物理层:中继器,集线器,双绞线都工作在物理层
  • 网络层:IP,ICMP,ARP,等等
  • 传输层:TCP,UDP
  • 应用层:HTTP,TFTP,FTP等等

知道了这些之后,我们前面有提到程序,程序来处理网络包,那么程序是如何工作的呢?

这里写图片描述

当我点击一个网页想要浏览的时候,首先会发送HTTP请求,发送请求,在网络上跑的肯定也是报文嘛,这个时候,报文会加上HTTP头和HTTP正文,然后往传输层发送,因为这里是浏览网页,传输层上会加上tcp头和端口号,然后发往网络层,在这一层,报文会加上IP头,里面含有目标IP地址,然后发往物理层,在物理层,会加上MAC头,里面含有目标MAC或者网关MAC还有源MAC地址。

之后这个包就在网络中传输。

当一个网络包从一个网口经过的时候,首先看看看要不要请进来,处理一下。

拿进来以后,就交给一段程序进行处理。

首先,会摘掉MAC头,看一下是否和这个网口的MAC地址相符,如果不是,就丢弃,不处理。如果MAC地址和网口的相符,就说明是发给它的,于是它就会继续摘掉IP头,看看到底是发送给自己的,还是希望自己转发出去的。

如果目标IP地址不是自己的,那么就是转发出去的;如果IP地址是自己的,那么就是发给自己的,就会进行下一层的处理,我们这里是TCP的,所以会摘掉TCP头,这个时候,就需要查看TCP的头,看这是一个发起,还是一个应答,又或者是一个正常的数据包,然后分别由不同的逻辑进行处理。

如果是发起或者应答,接下来可能要发送一个回复包;如果是一个正常的数据包,就需要交给上层进行处理,这个时候会交给一个应用来进行处理,可是交给哪个应用呢?这个时候,TCP的头里面就有端口号,不同的应用监听不同的端口号。如果发现浏览器应用在监听这个端口,那么程序就会把包发给浏览器,交给浏览器处理。

浏览器自然是解析HTML,显示页面出来。

要记住一点:只要是在网络上跑的包,都是完整的。可以有下层没上层,绝对不可能有上层没下层。

IP地址

IP地址是一个网卡在网络中的通讯地址,相当于我们现实世界的门牌号码。

ip地址分类

IP地址分为5类

这里写图片描述

对于A,B,C类来说,主要分为两部分:网络号和主机

这里写图片描述

我们可以看到,C类地址的最大主机数太少了,而A类又很多,会造成浪费,于是出现了一个协议:无类型域间选路(CIDR)

它将32为的IP地址分为两部分,前一部分是网络号,后面是主机号

如:10.100.122.2/24 ,这个IP地址后面有一个斜杠,斜杠后面有一个数字24,这个24就代表这个IP地址前24位是网络号,后8为是主机号。与此对应的子网掩码是255.255.255.0。在10.100.122.XXX这个网络段中,有一个IP地址比较特殊:10.100.122.255,这个是广播地址,如果发送一个包,包的目标IP是它,那么在10.100.122.xxx这个网络段的所有主机都能接收到这个包。

当我发送一个包的时候,必须在同一网段下,才能接收到。

如:192.168.1.1/24 发一个包给 192.168.1.121/26 ,是不可以的。

icmp协议

ping是基于ICMP协议工作的,ICMP,互联网控制报文协议。

ICMP报文是封装在IP包里面的,它的报文类型有很多,不同类型有不同的代码,最常用的类型是主动请求为8,和主动请求的应答为0。

  • 查询报文类型:常用的ping就是查询报文类型,是一种主动请求,并且获得主动应答的ICMP协议。
  • 差错报文类型:当异常情况发生时,来报告发生了不好的事情。

    • 第 一种是终点不可达:网络不可达的代码为0,主机不可达的代码为1,协议不可达的代码为2,端口不可达的代码为3,需要进行分片设置的代码为4。
    • 第二种:源站抑制,也就是让源站放慢发送速度
    • 第三种:时间超时,也就是超过网络包的生产时间还没有达到
    • 第四种:路由重定向,也就是绕路了,让下一次发给另一个路由器

ping使用的是查询报文,Traceroute使用的是差错报文

MAC地址

MAC地址是一个网卡的物理地址,用十六进制,6个byte表示。MAC地址是全局唯一的,不会有两个网卡有相同的MAC地址。

那么我们为什么不用MAC地址进行通信呢?

因为MAC地址更像是一个人的身份证,是一个标识,它没有远程定位的功能。一个网络包从源到目标,中间会经过很多路由器等,MAC地址的通信范围很小,局限在一个子网里面,找到MAC地址,就考喊,也就是广播,当一个网络包要经过很多子网的时候,MAC地址就不能通信了。

MAC头和IP头

这里写图片描述

在MAC头里面,先是目标MAC地址,然后是源MAC地址,然后有一个协议类型,用来说明里面是ip协议

IP头里面:

版本:IPv4还是IPv6

TTL:最大生存时间,当一个网络包在网络上转发时,每到下一跳是,这个值会加1,当达到255时,说明包不可达,包被丢弃。这也一定程度上避免网络风暴。

协议:说明是TCP协议还是udp协议

本文参考:

这里写图片描述

相关阅读

计算机网络的常用命令汇总

  在使用电脑的过程中,我们经常需要检测电脑的网络状态,这时通过使用一些网络的基本命令来检测电脑的网络状态,以下,介绍几种常用的

计算机网络:流量控制和拥塞控制

拥塞控制和流量控制 流量控制:如果发送方把数据发送得过快,接收方可能会来不及接收,这就会造成数据的丢失。 TCP的流量控制是利用滑

计算机网络常见笔试面试题(一)

本博客内容 一、OSI、TCP/IP、五层协议的体系结构、以及各层协议作用 二、TCP三次握手、四次挥手全过程 三、TCP的三次握手过程?为

计算机网络学习1协议和分层概述

参考了各个网络的资料、《图解TCP/IP》、《TCP/IP详解》、谢希仁的《计算机网络》等1、网络协议分层(1)传统上,我们所知道的是开放系

计算机网络实验一

实验名称      实验一:常用网络命令操作              一、实验目的:1.学会使用Ping、IPConfig、TraceRt、Netstat、A

分享到:

栏目导航

推荐阅读

热门阅读