网络编程socket,详细讲述osi七层协议
一 网络编程
源方:
我们首先来说下数据在两台计算机之间的传递:操作系统控制着除应用层以外的四层
对于用户来说我们发数据一般都是在应用层,也就是我们是直接操作应用软件的,那么应用层要把数据传给传输层就要给数据一个包装,就相当于给他来个数据头,包了一层信封便于识别。那么应用层不是必须要包这一层,我们可以自定义,但是一般最好包。
接下来进入传输层:传输层工作的是TCP与UDP协议,我们传输层在外面再包一层,这一层就是我们说的源端口与目标端口。(一个端口对应一个软件)。
再往下进入网络层:网络层会对数据进一步处理,也就是在其外面包一层头,包的就是源IP与目标IP(四段点分十进制0-255),
再往下就是数据链路层:也就是以太网,Ethernet,。这个时候最外面漏出来的就是源mac与目标mac。
物理层:把数据打散成二进制,也就是电信号,
目标方:
拆开发现目标mac是自己,解包再漏出ip,再解开端口。
详细信息:http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html
1 操作系统:(Operating System,简称OS)是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序,是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件,任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。
注:计算机(硬件)->os->应用软件
首先介绍物理层:
把客户端和服务端通过网线或者光纤,通过网络internet连接起来,
物理连接介质:双绞线,无线电波,光缆,光纤。
物理层做的事就是把数据编程二进制发送电信号01010100010101,
那么单纯的电信号是没有意义的,也就是说,发过去一堆二进制另外一台机器并不能识别,所以应该要有一个统一的形式。
数据链路层:
对数据进行分组,那么就要有一个统一的标准,这个标准就是:ethernet,就是以太网协议。
以太网协议详细内容:
以太网协议: 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 ethernet规定 一组电信号构成一个数据包,叫做‘帧’
每一数据帧分成:报头head和数据data两部分
head data 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
那么以太网中的地址使用的就是mac地址,mac地址适用于在局域网中:
mac地址:
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,发送端和接收端的地址便是指网卡的地址,即mac地址
mac地址:每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址,长度为48位2进制,通常由12位16进制数表示(前六位是厂商编号,后六位是流水线号)
广播:
有了mac地址,同一网络内的两台主机就可以通信了(一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址)
ethernet采用最原始的方式,广播的方式进行通信,即计算机通信基本靠吼
网络层功能:引入一套新的地址用来区分不同的广播域/子网,这套地址即网络地址
IP协议:
- 规定网络地址的协议叫ip协议,它定义的地址称之为ip地址,广泛采用的v4版本即ipv4,它规定网络地址由32位2进制表示
- 范围0.0.0.0-255.255.255.255
- 一个ip地址通常写成四段十进制数,例:172.16.10.1
ip地址分成两部分
- 网络部分:标识子网
- 主机部分:标识主机
注意:单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类,从网络部分或主机部分都无法辨识一个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
子网掩码
所谓”子网掩码”,就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址,也是一个32位二进制数字,它的网络部分全部为1,主机部分全部为0。比如,IP地址172.16.10.1,如果已知网络部分是前24位,主机部分是后8位,那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000,写成十进制就是255.255.255.0。
ip数据包
ip数据包也分为head和data部分,无须为ip包定义单独的栏位,直接放入以太网包的data部分
head:长度为20到60字节
data:最长为65,515字节。
而以太网数据包的”数据”部分,最长只有1500字节。因此,如果IP数据包超过了1500字节,它就需要分割成几个以太网数据包,分开发送了。
以太网头 | ip 头 | ip数据 |
ARP协议
arp协议由来:计算机通信基本靠吼,即广播的方式,所有上层的包到最后都要封装上以太网头,然后通过以太网协议发送,在谈及以太网协议时候,我门了解到
通信是基于mac的广播方式实现,计算机在发包时,获取自身的mac是容易的,如何获取目标主机的mac,就需要通过arp协议
arp协议功能: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 | 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 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 |
TCP三次握手和四次挥手ヾ(ToT)Bye~Bye~
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