互联网协议

五层模型

互联网的实现，分成好几层。每一层都有自己的功能，就像建筑物一样，每一层都靠下一层支持。

自上而下：

应用层（Application Layer）

传输层（Transport Layer）

网络层（Network Layer）

链接层（Link Layer）

实体层（Physical Layer）

层与协议

都遵守的规则，就叫做"协议"（protocol），互联网的每一层，都定义了很多协议。这些协议的总称，就叫做"互联网协议"（Internet Protocol Suite）

自下而上分析：

1.实体层

把电脑连接起来的物理手段。它主要规定了网络的一些电气特性，作用是负责传送0和1的电信号

2.链接层

确定了0和1的分组方式

• 以太网协议

  • 一组电信号构成一个数据包，叫做"帧"（Frame）。每一帧分成标头（Head）和数据（Data）
  • "标头"包含数据包的说明项，如发送者、接受者、数据类型等，长度固定为18字节
  • "数据"是数据包的具体内容，最短为46字节，最长为1500字节

• MAC地址

  • 以太网规定，连入网络的所有设备，都必须具有"网卡"接口。
  • 数据包必须是从一块网卡，传送到另一块网卡。
  • 网卡的地址，就是数据包的发送地址和接收地址，这叫做MAC地址。

• 广播

  • 以太网数据包必须知道接收方的MAC地址，然后才能发送
  • 以太网向本网络内所有计算机发送，让每台计算机自己判断，是否为接收方

3.网络层

"网络层"的功能是建立"主机到主机"的通信

引进一套新的地址，能够区分不同的计算机是否属于同一个子网络，叫做"网络地址"，简称"网址"

• IP协议

  • 规定网络地址的协议，叫做IP协议。它所定义的地址，就被称为IP地址
  • 为每一台计算机分配IP地址
  • "子网掩码"能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络

• IP数据包

  • 根据IP协议发送的数据，叫IP数据包，分为"标头"和"数据"，包括IP地址信息
  • IP数据包直接放进以太网数据包的"数据"部分，完全不用修改以太网的规格
  • "标头"部分主要包括版本、长度、IP地址等信息，
  • "数据"部分则是IP数据包的具体内容

• ARP协议

  • 两台主机在同一个子网络，能够从IP地址得到MAC地址

两台主机不在同一个子网络，只能把数据包传送到两个子网络连接处的"网关"（gateway），让网关去处理

有了MAC地址和IP地址，可以在互联网上任意两台主机上建立通信

4.传输层

同一台主机上有许多程序都需要用到网络。参数"端口"（port），是每一个使用网卡的程序的编号。每个数据包都发到主机的特定端口获取自己所需数据

"传输层"的功能，就是建立"端口到端口"的通信，只要确定主机和端口，就能实现程序之间的交流

• UDP协议

  • 在数据包中加入端口信息，需要新的协议，最简单的实现叫做UDP协议

  • UDP数据包，分为"标头"和"数据"，"标头"部分一共只有8个字节

  • "标头"部分主要定义了发出端口和接收端口，"数据"部分就是具体的内容

  • 缺点是可靠性较差，一旦数据包发出，无法知道对方是否收到

• TCP协议

  • 每发出一个数据包都要求确认，能够确保数据不会遗失
  • 缺点是过程复杂、实现困难、消耗较多的资源
  • TCP数据包和UDP数据包一样，都是内嵌在IP数据包的"数据"部分
  • 理论上可以无限长，通常不会超过IP数据包的长度

Unix系统就把主机+端口，叫做"套接字"（socket），可进行网络应用程序开发

5.应用层

规定应用程序的数据格式

最高一层，直接面对用户，应用层的数据就放在TCP数据包的"数据"部分

上网设置

电脑上网的首要步骤，是确定四个参数

• 本机的IP地址
• 子网掩码
• 网关的IP地址
• DNS的IP地址（DNS就是根据域名查出IP地址，可把它想象成一本巨大的电话本）