《趣谈网络协议》 学习笔记(一)

时间:2019-08-22
本文章向大家介绍《趣谈网络协议》 学习笔记(一),主要包括《趣谈网络协议》 学习笔记(一)使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项,具有一定的参考价值,需要的朋友可以参考一下。

1、一次请求流程:

  应用层:DNS、HTTP、HTTPS所在的层。经过应用层的封装,浏览器会将包交给下一层去完成,通过 socket 编程来实现。(HTTP 头:正文格式,正文长度,URL,POST 等)

  先用 www.baidu.com 类似的域名发起请求,DNS/HTTPDNS 对域名进行解析,得到具体的IP地址。现在一般使用 HTTPS 协议做加密传输数据。

  传输层。传输层有 UDP 协议和 TCP协议。(TCP头:有2个端口,一个浏览器端口,一个服务器监听端口)

  网络层:传输层封装完毕后,浏览器会将包交给操作系统的网络层,网络层的协议是 IP协议。(IP 头:里有源 IP 地址,以及目标 IP 地址)

  知道目标 IP 地址,就得判断 IP 是局域网还是因特网。如果是局域网,通过 ARP 协议,就会获取到局域网内目标服务器的 MAC 地址。网关往往是一个路由器,多个 IP 是一个路由表。(ARP 协议最终也会缓存为一个 ARP 映射表)

  上述都是从发送求情的机器上获得的 TCP、IP 等数据。MAC 地址是网关通过 ARP 协议获取。

  链路层:IP 地址发送给网关,是靠 ARP 协议。(网关的 MAC 和 客户端电脑的 MAC)

  ARP 协议:操作系统会询问包是要送到哪台服务器上的,某服务器的 MAC 地址里的IP,是目标 IP 地址,该服务器就会主动回应。

  物理层

  到底目标服务器后,就会取下 MAC 地址匹配,再取下 IP 头匹配,在传输层的时候,就会对每一个 TCP 请求返回一个成功/失败的简单回应。然后通过 TCP 里面的目标端口号,进行处理。

  所以 TCP 三次握手的时候,IP 和 MAC 层也是运转了三次,并不止是 TCP 在运作。

  在网络上运行的包是完整的,可以有下层没有上层,但是绝对不可能有上层没有下层。所以对于 TCP 协议,三次握手或者重试,只要想发出去包,必须有 IP 层和 MAC 层。这样才有目标,才能把包发送出去。

  当 Buffer 里面的内容完整后,就可以从网口发出去了。

  二层设备:整个网络包,HTTP、TCP、IP、MAC 都有,并且是匹配 MAC 地址;

  三层设备:含有 TCP、IP、MAC,匹配 IP ,是对 IP 做丢弃、转发,还是留着。

2、IP 地址

  公有 IP 到私有 IP,可以举个例子。公有 IP 就是小区,小区名很难有重复(公有IP 不重复)。私有 IP 就是楼号和门牌号。

  远程定位需要用 IP 定位,局部定位就可以用 MAC 地址。(MAC 地址局限在一个子网里)

  动态主机配置协议DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol):自动配置子网 IP 的协议。配置一段共享的IP地址,新接入的机器通过 DHCP 协议就能自动配置 IP。

  一个新机器,带着唯一的 MAC 地址,使用 IP 地址 0.0.0.0 发送一个广播包,广播包封装在UDP (源端口、目标端口)里,UDP 封装在 BOOTP 里面。目的 IP 地址为 255.255.255.255。DHCP Server 就会分配一个 IP 地址给新机器,并且记录下该 IP,不会再分配给其他 DHCP 客户。

3、物理层到链路层

  1)、物理层:IP层要封装了 MAC 层才能将包放进物理层。一个集线器,将多台电脑连接起来,没有大脑,完全在物理层工作。将收到的每一个字节,都复制到其他端口上去,这就是第一层物理联调的方案。

  2)、链路层:也就是 MAC (Medium Access Control),即媒体访问控制。控制往媒体上发数据的时候,谁先发,谁后发,防止混乱。这和 MAC 地址无关。(学名多路访问)

  有了目标 MAC 地址,数据包在链路上广播,MAC 的网卡才能发现这个包是发送给它的。MAC 拿到包,打开 IP 包,发现 IP 是自己的,再打开 TCP 包,发现端口也是自己的。让后将请求返回结果返回,层层封装,又到达 MAC 层。有源 MAC 层,此时源 MAC 层就成了目标 MAC。

  3)、交换机

  交换机学习功能:第一次机器 A 发送求情后,会将 A 记录在网口上。下一次其他机器访问机器 A ,就会直接找到该机器(根据记录的 MAC 地址)。

  如果应用到交换机层面,假如 A 在交换机左侧,其他机器请求来后,交换机就只会把该广播消息广播到右侧。(最开始广播模式,当应用学习能力,记住了之前的机器MAC 地址,则可以直接调用不用广播)

  STP 协议:Spanning Tree Protocol ,树状交换。并且通过一些方法选举出根交换机、树枝交换机等。

  并且交换机很多的情况,可以通过 VLAN 形成虚拟局域网。

4、UDP 协议

  TCP 三次握手,建立连接,建立一定的数据结构来维护双方的交互状态。提供可靠交付。通过 TCP 连接传输的数据,无差错、不丢失、不重复、并且按序到达。

  UDP 则继承了 IP 包的特效,不保证不丢失,不保证按顺序到达,是一种无状态的服务。

  TCP 是面向字节流,UDP 继承 IP 包,基于数据报,一个一个地发,一个一个的收。

  IP 头里会存一个8位协议,区分数据到底是 TCP 还是 UDP。然后应用程序监听一个端口,用来区分应用程序。这样知道我的数据包是给哪一个应用程序处理。(UDP/TCP 头都应该有端口号)

  UDP 的使用场景:

  1)、需要资源比较少,网络情况比较好的内网,或者对包丢失不敏感的应用。

  2)、不需要一对一沟通,建立连接。而是可以广播的应用。

  3)、需要处理速度快,延时低,可以容忍少数丢包。小中介

小总结:

  1)、当网络包到达一个网关的时候,可以用个获取到下一个网关的 IP,虽然可以通过 IP 就获取,但是还是要通过本地的 MAC 地址。

  原因是:网络包带有源/目标 IP,源/目标 MAC。从路由表获取下一跳的 IP 地址,看起来是 IP 地址,但是其实是通过 ARP 协议得到的 MAC 地址,将下一传送的网关的 MAC 地址放在目标 MAC 地址里面。

 

 根据《趣谈网络协议》所做笔记

原文地址:https://www.cnblogs.com/AlmostWasteTime/p/11393176.html