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  • 网络通信

    一、CS架构于BS架构(客服端/服务端架构)

    1、CS架构:

    client(客户端) <-------------> server (服务端)

    2、BS架构:

    (是CS架构的一种,只不过将客户端换成了网页端)

    Browser(网页端) <-------------> server (服务端)

    二 、网络通信

    网络存在的意义就是跨地域数据传输=》称之为通信

    网络=物理链接介质+互联网通信协议

    三 OSI七层协议:

    互联网的核心就是由一堆协议组成,协议就是标准,比如全世界人通信的标准是英语,人们按照分工不同把互联网协议从逻辑上划分了层级。

    五层协议:

    应用层(应用层、表示层、会话层)

    传输层

    网络层

    数据链路层

    物理层

    协议:规定数据的组织格式

    格式:头部+数据部分

    数据外加头,相当于发快递是的封装包裹的过程;拆掉头部拿到数据相当于取快递拆包裹拿到东西(数据)的过程

    四、tcp/ip五层协议

    计算机1: 计算机2:

    应用层 应用层
    传输层 传输层
    网络层 网络层
    数据链路层 数据链路层
    物理层 <=交互机=> 物理层
    0101010101010

    (源mac地址,目标mac地址)(源ip地址,目标ip地址)数据

    4.1 物理层

    由来:

    孤立的计算机之间想要进行交互,就必须接如internat,就是说计算机指点必须进行组网

    功能:基于电器特性发送/接收高低频信号(01010)

    4.2 数据链路层

    由来:不进行分组的单纯的电信号没有任何的意义,所以必须规定多少位电信号为 一组,每组是什么意思

    功能:定义了电信号的分组方式

    早期的时候各个公司都有自己的分组方式,后来形成了统一的标准,即以太网协议ethernet

    4.21 以太网协议

    ethernet规定:

    1)一种电信号构成的数据包,叫做'帧'

    2)每一组数据帧分成:报头(头部)heat和数据data两部分

    数据帧: heat data

    2.1)head包含(固定18个字节):

    发送者/源地址 6个字节

    接收者/目标地址 6个字节

    数据类型    6个字节

    2.2)data包含(最短46个字节,最长1500字节,一段超过了最大限制就会分片发送)

    3)数据包的具体内容

    head 长度+data长度=最短64个字节,最长1518字节,超过最大限制就会分片发送

    4.22 mac地址:

    head中包含的源地址和目标地址的由来:

    ethernet规定接入internet对的设备都必须具备网卡,发送端和结束端的地址便是网卡的地址,即mac地址

    mac地址:每块网卡出厂的时候都会被烧制上一个时间独一无二的mac地址,长度为48为的二进制,一般有12位16进制表示(前六位表示的是出厂的厂商编号,后六位是流水线号)

    以太网的才用最原始的方式,广播的方式进行通信。

    有了mac地址后,同一个网络类的两台主机就能通信了

    4.3 网络层

    由来:如果所有的通信都采用以太网的广播方式,那么一台机器发送的包全世界都会收到,这就不仅仅是效率低的问题了,这会是一种灾难

    必须找出一种方法来区分哪些计算机属于同一广播域,哪些不是,如果是就采用广播的方式发送,如果不是就采用路由的方式。

    功能:引入一套新的地址(ip)地址来区分不同的广播域/子网,这套新的地址就是网络地址

    4.3.1IP协议:

    1)规定网络地址的协议叫ip协议,由该协议定义的地址称之为ip地址,广泛才用的是v4版本即ipv4,它规定网络地址由32为二进制表示

    2)范围0.0.0.0-255.255.255.255

    3)一个ip地址通常写成四段二进制数,例:173.16.10.1

    ip地址分为两部分:

    1. 网络部分:标识子网

    2)主机部分:标识主机

    注意:单纯的ip地址只是标识了ip地址的种类,从网络部分或主机部分都无法识别一个ip所处的子网

    例:172.16.10.1与172.16.10.2并不能确定二者处于同一子网

    4.3.2 子网掩码:

    子网掩码,表示网络特征的一个参数,形式上等同于ip地址,也是32位的二进制数字;他的网络部分全为1,主机部分全为0,如果知道网络部分是前24 位,那么主机部分就是后8位,可以推算出子网掩码为:11111111.11111111.11111111.00000000,写成十进制就是255.255.255.0。

    比如,已知IP地址172.16.10.1和172.16.10.2的子网掩码都是255.255.255.0,请问它们是否在同一个子网络?两者与子网掩码分别进行AND运算,

    172.16.10.1:10101100.00010000.00001010.000000001

    255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

    AND运算得网络地址结果:10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

    172.16.10.2:10101100.00010000.00001010.000000010

    255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

    AND运算得网络地址结果:10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

    结果都是172.16.10.0,因此它们在同一个子网络。

    总结:

    IP协议的作用主要有两个,一个是为每一台计算机分配IP地址,另一个是确定哪些地址在同一个子网络。

    4.2.3 ARP协议

    由来:通信是基于mac的广播方式实现的,计算机在发包时,能很容易的获取到自身的mac地址,但是怎样才能获取到目标主机的ma地址呢?这个时候就需要通过arp协议来实现。

    功能:广播的方式发送数据包,获取目标主机的mac地址

    协议工作方式:每台主机ip都是已知的

    例如:主机172.16.10.10/24访问172.16.10.11/24

    一:首先通过ip地址和子网掩码区分出自己所处的子网

    场景 数据包地址
    同一子网 目标主机mac,目标主机ip
    不同子网 网关mac,目标主机ip

    二:分析172.16.10.10/24与172.16.10.11/24处于同一网络(如果不是同一网络,那么下表中目标ip为172.16.10.1,通过arp获取的是网关的mac)

    源mac 目标mac 源ip 目标ip 数据部分
    发送端主机mac 发送端mac FF:FF:FF:FF:FF:FF 172.16.10.10/24 172.16.10.11/24 数据

    三:这个包会以广播的方式在发送端所处的自网内传输,所有主机接收后拆开包,发现目标ip为自己的,就响应,返回自己的mac

    4.4 传输层

    由来:网络层的ip帮我们区分子网,以太网层的mac帮我们找到了主机,但是每台主机上都安装有各个应用程序(lol,吃鸡),怎么才能对应到应用程序上呢?答案就是端口,端口是应用程序与网卡关联的编号

    功能:建立端口到端口的通信

    补充:端口范围为0-65536,前面0-1023 为系统的占用端口

    tcp协议:

    可靠传输,tcp数据包没有长度的限制,在理论上是可以无限长的,但是为了保证网络的效率,通常tcp数据包的长度不会超过ip数据包的长度,这样能确保单个的tcp数据包不必子啊分割。

    以太网头 ip 头 tcp头 数据

    udp协议:

    不可靠传输,”报头”部分一共只有8个字节,总长度不超过65,535字节,正好放进一个IP数据包。

    以太网头 ip头 udp头 数据

    4.5 应用层

    由来:用户使用的都是应用程序,均工作于应用层,互联网是开发的, 大家都可以开发自己的应用程序,数据多种多样,必须规定好数据的组织形式

    功能:规定应用程序的数据格式。

    例:TCP协议可以为各种各样的程序传递数据,比如Email、WWW、FTP等等。那么,必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式,这些应用程序协议就构成了”应用层”。

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