Linux网络基础1

文章目录

Linux网络基础1
- 1、协议
- 2、协议分层
- 3、网络和操作系统之间的关系
- 4、网络传输的基本流程
- 5、数据包的封装和分用
- - 5.1、数据包的封装
  - 5.2、数据包的分用
- 6、网络中的地址管理
- - 6.1、IP地址
  - 6.2、MAC地址
- 7、通讯举例

Linux网络基础1

1、协议

“协议”是一种约定。

计算机协议：计算机之间的一种”约定“。

网络协议是计算机在互联网上进行交流时必须遵守的“语言规则”。就像人们用语言沟通，计算机也有自己的“语言”。

2、协议分层

为什么要存在网络协议？

答：当两台主机的通信距离变长时，直接通信变得不现实或不可靠，因此需要经过多台中间设备（如路由器、交换机）来转发数据。这些中间设备和主机之间需要有统一的规则和标准，确保数据能够正确地传输和接收，这就是网络协议的作用。

网络协议是用来解决什么问题？

答：通讯距离变长了，就会引发新的问题：1.如何使用数据的问题 2.可靠性问题 3.主机定位的问题 4.数据报局域网转发的问题。那么网络协议就是用来解决这些问题的。

为什么要网络分层？

答：类比操作系统的软件分层：任何问题都可以通过增加一层软件层来解决。网络分层也类似，并且这样可以使得层和层之间是松耦合的，可以随时替换或者方便维护。

常见的协议分层模型：

OSI七层模型
物理层：传输比特流。
数据链路层：MAC地址、错误检测与纠正。
网络层：IP地址、路由选择。
传输层：端到端连接、数据传输控制（TCP/UDP）。
会话层：建立、管理和终止会话。
表示层：数据格式转换、加密解密。
应用层：提供网络服务（HTTP、FTP）。
TCP/IP模型
物理层：传输比特数据。
数据链路层：在同一个网络内传输数据，检测和纠正错误。
互联网层：IP协议，路由选择。
传输层：TCP/UDP，传输数据。
应用层：网络应用（HTTP、SMTP）

3、网络和操作系统之间的关系

不同操作系统之间的网络通信：

站在语言的角度重新理解协议：双方都能识别的结构体类型！

4、网络传输的基本流程

TCP/IP协议栈：

两台计算机通过TCP/IP协议通信过程：

同一网段通信：

不同网段通信

可以看到，同一网段通信不需要路由器，不同网段通信需要路由器的支持。因此一般路由器至少横跨两个字网（需要2张网卡（两个MAC地址））。

5、数据包的封装和分用

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。

数据封装成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。

5.1、数据包的封装

封装：封装是将数据从高层向低层传递时，逐层添加协议头（数据首部）信息的过程。

从上往下，每经过一层，都加上对应层的首部，然后交给下一层，该层封装好的数据交给下一层的时候，在下一层就是有效载荷。

5.2、数据包的分用

分用：分用是将数据从低层向高层传递时，逐层剥离协议头（数据首部）信息的过程。

6、网络中的地址管理

6.1、IP地址

IP地址是在网络中用来标识设备（如计算机、路由器、打印机等）的数字标签。它允许设备彼此之间进行通信和定位。IP地址分为IPv4和IPv6两种格式，IPv4由32位二进制数表示，通常以点分十进制的形式展示（例如，192.168.1.1），而IPv6则由128位二进制数表示，通常以冒号分隔的十六进制数字和字母组成。

IP地址用于在更大的网络（比如互联网）中定位设备和进行路由。

6.2、MAC地址

MAC地址是网络设备的物理地址，是设备出厂时固定的全球唯一标识符。它通常由48位二进制数表示，以十六进制表示（例如，00:1A:2B:3C:4D:5E）。MAC地址在数据链路层使用，用于在局域网（LAN）中唯一标识网络设备，以便进行直接通信。

MAC地址用于在局域网中唯一标识设备。