目錄
1. 分層模型
2. 物理層
3. 鏈路層
4. 網絡層
5. 傳輸層
6. 應用層

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1. 分層模型

越接近下面的層，越靠近硬件，越上面的層，越接近用戶。

網絡的每一層都定義了許多協議，有個協議的總稱，叫做“tcp/ip協議”，不僅僅包括TCP和IP協議，還包括了其他協議。

2. 物理層

物理層是將電腦連接起來的物理手段，作用就是負責傳送0/1的電信號。

3. 鏈接層

因為0/1信號是沒有意義的，必須規定他的解讀方式。鏈接層負責規定了0和1電信號的分組方式。

早期的時候，每家公司都有自己的電信號分組方式。逐漸地，一種叫做“以太網”（Ethernet）的協議，占據了主導地位。

以太網協議：以太網規定，一組電信號構成一個數據包，叫做“幀”（Frame）。每一幀分成兩個部分：標頭（Head）和數據（Data）。

• 標頭：包含數據包的一些說明項，如發送者，接受者，數據類型等。
• 數據：數據包的具體內容。

在這里，發送者和接受者是怎么標識的呢，是使用MAC地址來標識的，而MAC地址實際上就是網卡上的地址，這個地址是全球唯一的。

標頭的兩個MAC地址占了12字節，類型占了2個字節，FCS(幀校驗序列)占了4個字節，所以標頭固定占18字節，而數據為46-1500字節。

因此，如果兩個網卡要進行通信，那么發送方必須知道接收方的MAC地址，那么怎么才能知道另一個網卡的MAC地址呢？答案是APR協議，APR是網絡層協議，這里先不介紹，我們聊一下有了MAC地址如何把數據包準確送到接收方。

這里采用的是廣播的方式，A向子網絡發送一個數據包，子網絡中的每臺計算機都會受到這個包，計算機對比這個幀中的目標MAC地址是否一致，如果兩者相同，就接受這個包，做進一步處理，否則就丟棄這個包。

4. 網絡層

我們知道一個網卡知道另一個網卡的地址就可以進行通信，而且發送方是采用廣播的方式，因為不可能廣播到所有計算機，所以網絡層定義了子網絡，發送方只能發送到子網絡中。

IP協議：網絡層采用IP協議來定義網絡地址。

互聯網上的每一臺計算機，都會分配到一個 IP 地址。這個地址分成兩個部分，前一部分代表網絡，后一部分代表主機。

單單從 IP 地址，我們無法判斷網絡部分。以 172.16.254.1 為例，它的網絡部分，到底是前 24 位，還是前 16 位，甚至前 28 位，從 IP 地址上是看不出來的,要用到子網掩碼。

所謂“子網掩碼”，就是表示子網絡特征的一個參數。它在形式上等同于 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，并且1和0分別連續。

比如，IP 地址 172.16.254.1，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。

因此我們需要重新封裝一下幀，這里我們只需要把IP數據包直接放到以太網數據包的數據部分，再把IP和一些校驗信息放到以太網數據包的標頭部分就可以了。

ARP協議：之前留了一個懸念，ARP協議就是發送方找到接收方的mac地址的，它是怎么做到的呢？

首先每臺機器維持一個ARP高速緩存表，用來記錄IP和MAC地址的映射。

• 如果目的IP和自己在同一個網段：

  • 當IP層的ARP高速緩存表中存在目的IP對應的MAC地址時，則調用網絡接口send函數（參數為IP Packet和目的MAC））將數據提交給網絡接口，網絡接口完成Ethernet Header + IP + CRC的封裝，并發送出去；

    • 當IP層的ARP高速緩存表中不存在目的IP對應的MAC地址時，發送ARP廣播請求目的IP的MAC，收到ARP應答答之后，將應答中的IP地址，對應的MAC對緩存在本地ARP高速緩存表中，然后調用網絡接口send函數（參數為IP Packet和目的MAC））將數據提交給網絡接口，網絡接口完成Ethernet Header + IP + CRC的封裝，并發送出去；。

• 如果目的IP地址和自己不在同一個網段，就需要將包發送給默認網關，這需要知道默認網關的MAC地址：

  • 當IP層的ARP高速緩存表中存在默認網關對應的MAC地址時，則調用網絡接口send函數（參數為IP Packet和默認網關的MAC）將數據提交給網絡接口，網絡接口完成Ethernet Header + IP + CRC
    　　
    
    • 當IP層的ARP高速緩存表中不存在默認網關對應的MAC地址時，發送ARP廣播請求默認網關的MAC，收到ARP應答之后，將應答之中的<默認網關地址，對應的MAC>對緩存在本地ARP高速緩存表中,調用網絡接口send函數（參數為IP Packet和默認網關的MAC）將數據提交給網絡接口，網絡接口完成Ethernet Header + IP + CRC的封裝，并發送出去。

5.傳輸層

為什么要有傳輸層這個東西呢？原因是數據包如果發送到了你的電腦，你怎么知道是網頁的內容還是qq音樂的內容？因此，我們需要一個參數，用來標識這個數據包屬于哪一個進程，這個參數就是端口。

端口是0-65535之間的一個整數，16個bit，其中0-1023被系統占用，所以可以把傳輸層理解成端口到端口的連接。

其中UDP協議和TCP協議都是傳輸層協議，其實就是在ip數據包中加入端口信息，UDP協議實現起來比較簡單，因為IP協議本來就是不可靠交付，一旦一個數據包發出，無法知道對方是否收到。

而TCP可以理解成有確認機制的UDP協議，每發出一個數據包都要求得到確認。如果有一個數據包遺失，但是收不到確認，就需要重傳了。

6.應用層

應用層的作用，就是規定應用程序的數據格式。

TCP 協議可以為各種各樣的程序傳遞數據，比如 Email、WWW、FTP 等等。那么，必須有不同協議規定電子郵件、網頁、FTP 數據的格式，這些應用程序協議就構成了“應用層”。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux网络编程 之 网络协议概述（一）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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