前端网站主题怎么做,网站建设公司费,外贸用免费网站推广 有效果,成都专业的网站建设制作公司哪家好大家好我是苏麟 , 今天聊聊TCP/IP四层网络模型 . 资料来源 : 小林coding 小林官方网站 : 小林coding (xiaolincoding.com) 应用层
最上层的#xff0c;也是我们能直接接触到的就是应用层#xff08;Application Layer#xff09;#xff0c;我们电脑或手机使用的应用软件都…大家好我是苏麟 , 今天聊聊TCP/IP四层网络模型 . 资料来源 : 小林coding 小林官方网站 : 小林coding (xiaolincoding.com) 应用层
最上层的也是我们能直接接触到的就是应用层Application Layer我们电脑或手机使用的应用软件都是在应用层实现。那么当两个不同设备的应用需要通信的时候应用就把应用数据传给下一层也就是传输层。
所以应用层只需要专注于为用户提供应用功能比如 HTTP、FTP、Telnet、DNS、SMTP等。
应用层是不用去关心数据是如何传输的就类似于我们寄快递的时候只需要把包裹交给快递员由他负责运输快递我们不需要关心快递是如何被运输的。
而且应用层是工作在操作系统中的用户态传输层及以下则工作在内核态。
传输层
应用层的数据包会传给传输层传输层Transport Layer是为应用层提供网络支持的。 在传输层会有两个传输协议分别是 TCP 和 UDP。
TCP 的全称叫传输控制协议Transmission Control Protocol大部分应用使用的正是 TCP 传输层协议比如 HTTP 应用层协议。TCP 相比 UDP 多了很多特性比如流量控制、超时重传、拥塞控制等这些都是为了保证数据包能可靠地传输给对方。
UDP 相对来说就很简单简单到只负责发送数据包不保证数据包是否能抵达对方但它实时性相对更好传输效率也高。当然UDP 也可以实现可靠传输把 TCP 的特性在应用层上实现就可以不过要实现一个商用的可靠 UDP 传输协议也不是一件简单的事情。
应用需要传输的数据可能会非常大如果直接传输就不好控制因此当传输层的数据包大小超过 MSSTCP 最大报文段长度 就要将数据包分块这样即使中途有一个分块丢失或损坏了只需要重新发送这一个分块而不用重新发送整个数据包。在 TCP 协议中我们把每个分块称为一个 TCP 段TCP Segment。 当设备作为接收方时传输层则要负责把数据包传给应用但是一台设备上可能会有很多应用在接收或者传输数据因此需要用一个编号将应用区分开来这个编号就是端口。
比如 80 端口通常是 Web 服务器用的22 端口通常是远程登录服务器用的。而对于浏览器客户端中的每个标签栏都是一个独立的进程操作系统会为这些进程分配临时的端口号。
由于传输层的报文中会携带端口号因此接收方可以识别出该报文是发送给哪个应用。
网络层
传输层可能大家刚接触的时候会认为它负责将数据从一个设备传输到另一个设备事实上它并不负责。
实际场景中的网络环节是错综复杂的中间有各种各样的线路和分叉路口如果一个设备的数据要传输给另一个设备就需要在各种各样的路径和节点进行选择而传输层的设计理念是简单、高效、专注如果传输层还负责这一块功能就有点违背设计原则了。
也就是说我们不希望传输层协议处理太多的事情只需要服务好应用即可让其作为应用间数据传输的媒介帮助实现应用到应用的通信而实际的传输功能就交给下一层也就是网络层Internet Layer。 网络层最常使用的是 IP 协议Internet ProtocolIP 协议会将传输层的报文作为数据部分再加上 IP 包头组装成 IP 报文如果 IP 报文大小超过 MTU以太网中一般为 1500 字节就会再次进行分片得到一个即将发送到网络的 IP 报文。 网络层负责将数据从一个设备传输到另一个设备世界上那么多设备又该如何找到对方呢因此网络层需要有区分设备的编号。
我们一般用 IP 地址给设备进行编号对于 IPv4 协议 IP 地址共 32 位分成了四段比如192.168.100.1每段是 8 位。只有一个单纯的 IP 地址虽然做到了区分设备但是寻址起来就特别麻烦全世界那么多台设备难道一个一个去匹配这显然不科学。
因此需要将 IP 地址分成两种意义
一个是网络号负责标识该 IP 地址是属于哪个「子网」的一个是主机号负责标识同一「子网」下的不同主机
怎么分的呢这需要配合子网掩码才能算出 IP 地址 的网络号和主机号。
举个例子比如 10.100.122.0/24后面的/24表示就是 255.255.255.0 子网掩码255.255.255.0 二进制是「11111111-11111111-11111111-00000000」大家数数一共多少个1不用数了是 24 个1为了简化子网掩码的表示用/24代替255.255.255.0。
知道了子网掩码该怎么计算出网络地址和主机地址呢
将 10.100.122.2 和 255.255.255.0 进行按位与运算就可以得到网络号如下图 将 255.255.255.0 取反后与IP地址进行进行按位与运算就可以得到主机号。
大家可以去搜索下子网掩码计算器自己改变下「掩码位」的数值就能体会到子网掩码的作用了。 那么在寻址的过程中先匹配到相同的网络号表示要找到同一个子网才会去找对应的主机。
除了寻址能力 IP 协议还有另一个重要的能力就是路由。实际场景中两台设备并不是用一条网线连接起来的而是通过很多网关、路由器、交换机等众多网络设备连接起来的那么就会形成很多条网络的路径因此当数据包到达一个网络节点就需要通过路由算法决定下一步走哪条路径。
路由器寻址工作中就是要找到目标地址的子网找到后进而把数据包转发给对应的网络内。 所以IP 协议的寻址作用是告诉我们去往下一个目的地该朝哪个方向走路由则是根据「下一个目的地」选择路径。寻址更像在导航路由更像在操作方向盘。
网络接口层
生成了 IP 头部之后接下来要交给网络接口层Link Layer在 IP 头部的前面加上 MAC 头部并封装成数据帧Data frame发送到网络上。 IP 头部中的接收方 IP 地址表示网络包的目的地通过这个地址我们就可以判断要将包发到哪里但在以太网的世界中这个思路是行不通的。
什么是以太网呢电脑上的以太网接口Wi-Fi接口以太网交换机、路由器上的千兆万兆以太网口还有网线它们都是以太网的组成部分。以太网就是一种在「局域网」内把附近的设备连接起来使它们之间可以进行通讯的技术。
以太网在判断网络包目的地时和 IP 的方式不同因此必须采用相匹配的方式才能在以太网中将包发往目的地而 MAC 头部就是干这个用的所以在以太网进行通讯要用到 MAC 地址。
MAC 头部是以太网使用的头部它包含了接收方和发送方的 MAC 地址等信息我们可以通过 ARP 协议获取对方的 MAC 地址。
所以说网络接口层主要为网络层提供「链路级别」传输的服务负责在以太网、WiFi 这样的底层网络上发送原始数据包工作在网卡这个层次使用 MAC 地址来标识网络上的设备。
总结
综上所述TCP/IP 网络通常是由上到下分成 4 层分别是应用层传输层网络层和网络接口层。 再给大家贴一下每一层的封装格式 网络接口层的传输单位是帧frameIP 层的传输单位是包packetTCP 层的传输单位是段segmentHTTP 的传输单位则是消息或报文message。但这些名词并没有什么本质的区分可以统称为数据包。 这期就到这里 , 下期见 !
