互联网的本质就是一系列的网络协议,这个协议就叫OSI协议(一系列协议),按照功能不同,分工不同,人为的分层七层。实际上这个七层是不存在的。没有这七层的概念,只是人为的划分而已。区分出来的目的只是让你明白哪一层是干什么用的。

每一层都运行不同的协议。协议是干什么的,协议就是标准。

实际上还有人把它划成五层、四层。

七层划分为:应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

五层划分为:应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

四层划分为:应用层、传输层、网络层、网络接口层

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物理层:

字面意思解释:物理传输、硬件、物理特性。在深圳的你与北京的朋友聊天,你的电脑必须要能上网,物理体现是什么?是不是接一根网线,插个路由器,北京的朋友那边是不是也有根网线,也得插个路由器。也就是说计算机与计算机之间的通信,必须要有底层物理层方面的连通,就类似于你打电话,中间是不是必须得连电话线。

中间的物理链接可以是光缆、电缆、双绞线、无线电波。中间传的是电信号,即010101...这些二进制位。

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底层传输的010010101001...这些二级制位怎么才能让它有意义呢?

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要让这些010010101001...有意思,人为的分组再适合不过了,8位一组,发送及接收都按照8位一组来划分。接收到8位为一组的话,那么就可以按照这8位数来做运算。如果没有分组,对方接收的计算机根本就不知道从哪一位开始来做计算,也解析不了收到的数据。我发了16位你就按照16位来做计算吗?我发100位你就按照100位做计算吗?没什么意义是吧。因此要想让底层的电信号有意义,必须要把底层的电信号做分组。我做好8位一组,那么我收到数据,我就知道这几个8位做一组,这几个8位做一组。那么每个8位就可以得到一个确定的数。分组是谁干的活呢?物理层干不了,这个是数据链路层干的。

数据链路层

早期的时候,数据链路层就是来对电信号来做分组的。以前每个公司都有自己的分组方式,非常的乱,后来形成了统一的标准(标准就是协议),即以太网协议Ethernet。

Ethernet规定

一组电信号称之为一个数据包,或者叫做一个**“帧”**

  • 每一数据帧分成:报头head和数据data两部分

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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)

data包含:(最短46字节,最长1500字节)

  • 数据包的具体内容

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

这就像写信,发送者的地址(源地址)就是你家的地址,接收者地址(目标地址)就是对方的收信地址,你家的路由器就相当于邮局。其实在计算机通信中的源地址和目标地址指的是mac地址

Mac地址的由来:

head中包含的源和目标地址由来:Ethernet规定接入Internet的设备都必须具备网卡,发送端的和接收端的地址便是指网卡的地址,即Mac地址。

每块网卡出厂时都被烧录上一个实际上唯一的Mac地址,长度为48位2进制,通常由12位16进制数表示,(前六位是厂商编码,后六位是流水线号)

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有了mac地址以后,计算机就可以通信了,假设一个教室就是一个局域网(隔离的网络),这个教室里面有几台计算机,计算机的通信和人的通信是一个道理,把教室里面的人都比作一个个计算机,假设教室里面的人都是瞎子,其实计算机就是瞎子的,计算机通信基本靠吼,现在我要找教室里面的飞哥要战狼2的片,然后我就吼一声,说我要找飞哥要战狼2的片,战狼2的片就属于我的数据,但是我在发的时候我是不是要标识我是谁,我要找谁,我是谁就是我的mac地址,我要找谁就是飞哥的mac地址,这两个地址做数据包的头部,再加上数据战狼2的片就构成了一个数据帧。

这个数据包封装好以后就往外发,到物理层以后就全部转成二级制,往外发是怎么发的呢?就是靠吼。即“我是Edison,我找飞哥要战狼2的片”。这么吼了一嗓子以后,全屋子的人都能听到,这就是广播。

计算机底层,只要在一个教室里(一个局域网),都是靠广播的方式,吼。

局域网的理解:什么是互联网,互联网就是由一个个局域网组成,局域网内的计算机不管是对内还是对外都是靠吼,这就是数据链路层的工作方式-----广播。

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广播出去以后,所有人都听得见,所有人都会拆开这个包,读发送者是谁,接收者是谁,只要接收者不是自己就丢弃掉。对计算机来说,它会看自己的Mac地址,飞哥收到以后,他就会把片发给我,发送回来同样采用广播的方式了,靠吼。

同一个教室(同一个局域网)的计算机靠吼来通信,那不同教室的计算机又如何?

比如说局域网1的pc1与局域网2的pc10如何通信?你在教室1(局域网1)吼,教室2(局域网2)的人肯定是听不见的。这就是跨网络进行通信,数据链路层就解决不了这个问题了,这就得靠网络层出面了。

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在讲网络层之前,其实基于广播的这种通信就可以实现全世界通信了,你吼一声,如果全世界是一个局域网,全世界的计算机肯定可以听得见,从理论上似乎行得通,如果全世界的计算机都在吼,你想一想,这是不是一个灾难。因此,全世界不能是一个局域网。于是就有了网络层。

网络层:

网络层定义了一个IP协议,

你想,我是这个教室的一个学生,我想找隔壁教室一个叫老王的学生,我也不认识老王,那怎么办,我吼?老王在另外一个教室肯定是听不到的。找教室的负责人,这个教室的负责人就负责和隔壁教室的负责人说话,说我们教室的有个学生要找你们教室的老王。往外传的东西交给负责人就可以了,内部的话上面已经提到,通过广播的方式,对外的东西广播失效。教室的负责人就是网关,网关即网络关口的意思。

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Mac地址是用来标识你这个教室的某个位置,IP地址是用来标识你在哪个教室(哪个局域网)。你要跨网络发包你是不是要知道对方的IP地址,比如你要访问百度,你肯定得知道百度服务器的IP地址。计算机在发包前,会判断你在哪个教室,对方在哪个教室,如果在一个教室,基于mac地址的广播发包就OK了;如果不在一个教室,即跨网络发包,那么就会把你的包交给教室负责人(网关)来转发。Mac地址及IP地址唯一标识了你在互联网中的位置。

数据链路层中会把网络层的数据包封装到数数据链路层的数据位置,然后再添加上自己的包头,再发给物理层,物理层发给网关,网关再发给对方教室的网关,对方教室的网关收到后在那个教室做广播。

在数据链路层看,数据封装了两层,跟玩俄罗斯套娃有点类似,一层套了一层。

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最终变成

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现在来看另一个问题,在吼之前怎么知道对方的Mac地址?这就得靠ARP协议。

ARP协议的由来:在你找飞哥要片之前,你的先干一件事,想办法知道飞哥的Mac地址。即你的机器必须先发一个ARP包出去,ARP也是靠广播的方式发,ARP发送广播包的方式如下:

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局域网中怎么获取对方的Mac地址:

肯定要知道对方的IP地址,这是最基本的,就像你要访问百度,肯定得知道百度的域名,域名就是百度的IP地址。自己的IP可以轻松获得,自己的Mac也轻松获取,目标Mac为12个F,我们叫广播地址,表达的意思是我想要获取这个目标IP地址172.16.10.11的机器的Mac地址。Mac为12个F代表的是一种功能,这个功能就是获取对方的MAC地址,计算机的Mac永远不可能是12个F。假设是在本教室广播,一嗓子吼出去了,所有人开始解包,只有IP地址是172.16.10.11的这个人才会返回他的Mac地址,其他人全部丢弃。发回来源Mac改成飞哥自己的Mac地址,同时把飞哥的Mac地址放在数据部分。

跨网络怎么获取对方的Mac地址:

通过IP地址区分,计算机运算判断出飞哥不在同一个教室,目标IP就变成了网关的IP了。网关的IP在计算机上配死了,可以轻松获取。

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这样网关就会把它的Mac地址返回给你,然后正常发包

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网关帮你去找飞哥,但对用户来说,我们根本就感觉不到网关的存在。

传输层

传输层的由来:网络层的ip帮我们区分子网,以太网层的mac帮我们找到主机,然后大家使用的都是应用程序,你的电脑上可能同时开启qq,暴风影音,等多个应用程序,

那么我们通过ip和mac找到了一台特定的主机,如何标识这台主机上的应用程序,答案就是端口,端口即应用程序与网卡关联的编号。

传输层功能:建立端口到端口的通信

补充:端口范围0-65535,0-1023为系统占用端口

tcp协议:

可靠传输,TCP数据包没有长度限制,理论上可以无限长,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,以确保单个TCP数据包不必再分割。

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

应用层

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 。

应用层功能: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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上次更新时间: 2020/11/18 上午1:33:17