網絡編程socket,詳細講述osi七層協議


一 網絡編程

源方:

我們首先來說下數據在兩台計算機之間的傳遞:操作系統控制着除應用層以外的四層

對於用戶來說我們發數據一般都是在應用層,也就是我們是直接操作應用軟件的,那么應用層要把數據傳給傳輸層就要給數據一個包裝,就相當於給他來個數據頭,包了一層信封便於識別。那么應用層不是必須要包這一層,我們可以自定義,但是一般最好包。

接下來進入傳輸層:傳輸層工作的是TCP與UDP協議,我們傳輸層在外面再包一層,這一層就是我們說的源端口與目標端口。(一個端口對應一個軟件)。

再往下進入網絡層:網絡層會對數據進一步處理,也就是在其外面包一層頭,包的就是源IP與目標IP(四段點分十進制0-255),

再往下就是數據鏈路層:也就是以太網,Ethernet,。這個時候最外面漏出來的就是源mac與目標mac。

物理層:把數據打散成二進制,也就是電信號,

目標方:

拆開發現目標mac是自己,解包再漏出ip,再解開端口。

 

 

詳細信息:http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html

  1  操作系統:(Operating System,簡稱OS)是管理和控制計算機硬件與軟件資源的計算機程序,是直接運行在“裸機”上的最基本的系統軟件,任何其他軟件都必須在操作系統的支持下才能運行。

注:計算機(硬件)->os->應用軟件

 

首先介紹物理層:

把客戶端和服務端通過網線或者光纖,通過網絡internet連接起來,

物理連接介質:雙絞線,無線電波,光纜,光纖。

物理層做的事就是把數據編程二進制發送電信號01010100010101,

那么單純的電信號是沒有意義的,也就是說,發過去一堆二進制另外一台機器並不能識別,所以應該要有一個統一的形式。

數據鏈路層:

對數據進行分組,那么就要有一個統一的標准,這個標准就是:ethernet,就是以太網協議。

以太網協議詳細內容:

以太網協議:

早期的時候各個公司都有自己的分組方式,后來形成了統一的標准,即以太網協議ethernet

ethernet規定

一組電信號構成一個數據包,叫做‘幀’
每一數據幀分成:報頭head和數據data兩部分
    head data                            
 

head包含:(固定18個字節) 發送者/源地址,6個字節 接收者/目標地址,6個字節 數據類型,6個字節 data包含:(最短46字節,最長1500字節)

數據包的具體內容
head長度+data長度=最短64字節,最長1518字節,超過最大限制就分片發送

那么以太網中的地址使用的就是mac地址,mac地址適用於在局域網中:

mac地址:

head中包含的源和目標地址由來:ethernet規定接入internet的設備都必須具備網卡,發送端和接收端的地址便是指網卡的地址,即mac地址

mac地址:每塊網卡出廠時都被燒制上一個世界唯一的mac地址,長度為48位2進制,通常由12位16進制數表示(前六位是廠商編號,后六位是流水線號)

廣播:

有了mac地址,同一網絡內的兩台主機就可以通信了(一台主機通過arp協議獲取另外一台主機的mac地址)

ethernet采用最原始的方式,廣播的方式進行通信,即計算機通信基本靠吼

網絡層功能:引入一套新的地址用來區分不同的廣播域/子網,這套地址即網絡地址

IP協議:

  • 規定網絡地址的協議叫ip協議,它定義的地址稱之為ip地址,廣泛采用的v4版本即ipv4,它規定網絡地址由32位2進制表示
  • 范圍0.0.0.0-255.255.255.255
  • 一個ip地址通常寫成四段十進制數,例:172.16.10.1

ip地址分成兩部分

  • 網絡部分:標識子網
  • 主機部分:標識主機

注意:單純的ip地址段只是標識了ip地址的種類,從網絡部分或主機部分都無法辨識一個ip所處的子網

例:172.16.10.1與172.16.10.2並不能確定二者處於同一子網

子網掩碼

所謂”子網掩碼”,就是表示子網絡特征的一個參數。它在形式上等同於IP地址,也是一個32位二進制數字,它的網絡部分全部為1,主機部分全部為0。比如,IP地址172.16.10.1,如果已知網絡部分是前24位,主機部分是后8位,那么子網絡掩碼就是11111111.11111111.11111111.00000000,寫成十進制就是255.255.255.0。

 

ip數據包

ip數據包也分為head和data部分,無須為ip包定義單獨的欄位,直接放入以太網包的data部分

 

head:長度為20到60字節

data:最長為65,515字節。

而以太網數據包的”數據”部分,最長只有1500字節。因此,如果IP數據包超過了1500字節,它就需要分割成幾個以太網數據包,分開發送了。

 

以太網頭                ip 頭                                     ip數據                                

 

 

 ARP協議

arp協議由來:計算機通信基本靠吼,即廣播的方式,所有上層的包到最后都要封裝上以太網頭,然后通過以太網協議發送,在談及以太網協議時候,我門了解到

通信是基於mac的廣播方式實現,計算機在發包時,獲取自身的mac是容易的,如何獲取目標主機的mac,就需要通過arp協議

arp協議功能:廣播的方式發送數據包,獲取目標主機的mac地址

 

協議工作方式:每台主機ip都是已知的

例如:主機172.16.10.10/24訪問172.16.10.11/24

一:首先通過ip地址和子網掩碼區分出自己所處的子網

場景 數據包地址
同一子網 目標主機mac,目標主機ip
不同子網 網關mac,目標主機ip

 

 

 

二:分析172.16.10.10/24與172.16.10.11/24處於同一網絡(如果不是同一網絡,那么下表中目標ip為172.16.10.1,通過arp獲取的是網關的mac)

  源mac 目標mac 源ip 目標ip 數據部分
發送端主機 發送端mac FF:FF:FF:FF:FF:FF 172.16.10.10/24 172.16.10.11/24 數據

 

 

三:這個包會以廣播的方式在發送端所處的自網內傳輸,所有主機接收后拆開包,發現目標ip為自己的,就響應,返回自己的mac

 

4 傳輸層

傳輸層的由來:網絡層的ip幫我們區分子網,以太網層的mac幫我們找到主機,然后大家使用的都是應用程序,你的電腦上可能同時開啟qq,暴風影音,等多個應用程序,

那么我們通過ip和mac找到了一台特定的主機,如何標識這台主機上的應用程序,答案就是端口,端口即應用程序與網卡關聯的編號。

傳輸層功能:建立端口到端口的通信

補充:端口范圍0-65535,0-1023為系統占用端口

tcp協議:

可靠傳輸,TCP數據包沒有長度限制,理論上可以無限長,但是為了保證網絡的效率,通常TCP數據包的長度不會超過IP數據包的長度,以確保單個TCP數據包不必再分割。

以太網頭 ip 頭               tcp頭               數據                                                    

 

udp協議:

不可靠傳輸,”報頭”部分一共只有8個字節,總長度不超過65,535字節,正好放進一個IP數據包。

以太網頭 ip頭                      udp頭                            數據                                           

 

 

TCP三次握手和四次揮手ヾ(ToT)Bye~Bye~

 


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