通络通信

网络详解：

网络的osi层次结构：

物理层：

以太网规定，连入网络的所有设备，都必须具有”网卡”接口。数据包必须是从一块网卡，传送到另一块网卡。

网卡的地址，就是数据包的发送地址和接收地址，这叫做MAC地址。

每块网卡出厂的时候，都有一个全世界独一无二的MAC地址，长度是48个二进制位，通常用12个十六进制数表示。

前6个十六进制数是厂商编号，后6个是该厂商的网卡流水号。有了MAC地址，就可以定位网卡和数据包的路径了。

数据链路层：

如果是同一个子网络，就采用广播方式发送，否则就采用”路由”方式发送。（”路由”的意思，就是指如何向不同的子

网络分发数据包，pc->switch->route<-switch<-pc）遗憾的是，MAC地址本身无法做到这一点。它只与厂商有关，与所处网络无关。

这就导致了”网络层”的诞生。它的作用是引进一套新的地址，使得我们能够区分不同的计算机是否属于同一个子网络。这套地址就叫做”网络地址”，简称”网址”。

于是，”网络层”出现以后，每台计算机有了两种地址，一种是MAC地址，另一种是网络地址。两种地址之间没有任何联系，MAC地址是绑定在网卡上的，网络地址则

是管理员分配的，它们只是随机组合在一起。网络地址帮助我们确定计算机所在的子网络，MAC地址则将数据包送到该子网络中的目标网卡。因此，从逻辑上可以推断，

必定是先处理网络地址，然后再处理MAC地址。

总结一下，IP协议的作用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络。

网络层：

网络号 = IP与掩码按位相与，其作用就是判断两个网络是不是在一个网段内。如果按位相与后的结果一样说明是一个网络段。

想要了解网络的详解，就必须了解网络的分层结构：网络的osi七层协议，也可称为5层协议，通过网络的分层了解数据包传输的过程。

首先，由于网络的通信就是为了进行数据包的传递，而数据又是从一个网卡到另一个网卡，而识别网卡就需要知道网卡的标识符（mac）。

这里就不得不提一下ARP协议，就是进行路径广播获取对方的mac地址。而ip数据包时放在以太网数据包中发送的，所以我们必须同时知道

两个地址，一个事对方的MAC地址，另一个是对方的IP地址，通常情况下对方的ip地址是已知道的，但是我们不知道它的mac地址。所以我们

就需要一种机制能够从ip获取到mac地址，这种机制就是所谓的ARP协议。这里面又分为两种情况：一是在同一个网络内，我们可以使用ARP协议，

ARP协议也是发送一个数据包（包含在以太网数据包中）。其中包含它说要查询的主机的ip地址，而对方的mac填的为：FF:FF:FF:FF:FF:FF ,表示

这是一个广播地址。它所在的子网络的每一台主机都会收到这个数据包，从中取出IP地址与自己的IP进行比对，如果一样，就会做出回复，告诉对

方自己的mac地址，如果不一样，就会舍弃这个数据包，不做回应。

举一个通俗易懂的例子，比如说：快递员（源ip）送货送到某小区的某栋楼下，只知道需要A(目标ip)收货，却不知道A具体住在哪个楼层，

于是只有在楼下喊话（ARP广播），A听到之后，在楼上告诉快递员具体位置（mac地址），快递员才能送上去（发送数据包）

二是：如果源主机与目标主机不在同一个网络内（是不是同一个网络查看网络号是否相同），不在同一个网络内就需要把数据包传递给网关的mac，网关的mac收到之后拆除mac的标头看到里面的ip不是自己的，又把数据包重新进行封装，然后传递给网关的另外一处，直到数据包传递给目标主机。

比如说：A（源ip）在北京（源mac），B（目标ip）在上海（mac）。因为不在同一个网络内，所以喊话是听不到的，只能通过北京火车站（源地址网关）到上海火车站（目标网关），到了同一个网络内再进行喊话，B听到之后会回应，告诉A它的mac，再进行数据包发送。

传输层:

有了ip地址和mac地址，我们可以在互联网上的任意两台主机进行网络通信。但是，这时又有一个问题就是：同一台主机上有不同的程序需要用到网络，

这时候如果我们一边浏览网页，一边和朋友聊条，而这是我们发送的数据怎么辨别是聊天信息还是浏览网页的内容呢？这样看来，我们还需要一个参数来标记这个数据包时供哪个程序使用的。这个参数就是“端口号”。它其实是每一个使用网卡的程序的编号，每个数据包都发送到主机的特定端口，所以不同的程序就能获取到自己所需要的数据。而传输层就是建立端口到端口的通信，相比之下，网络层是建立主机到主机之间的通信。只要确定主机和端口我们就能实现程序之间的交流。因此，linux系统就把主机+端口的合称叫做“套接字”。有了它，就可以进行网络应用程序开发了。

而在数据包中我们加入端口信息的话，就需要新的协议，最简单的就是UDP协议，它的格式就是在数据前面加上端口号。UDP数据包也是由“标头”和“数据”组成。标头部分定义了发送端口和接收端口，数据就是数据包的具体内容。然后把整个UDP数据包放入IP数据包的数据部分，ip数据包又是放在以太网数据包中。

应用程序收到”传输层”的数据，接下来就要进行解读。由于互联网是开放架构，数据来源五花八门，必须事先规定好格式，否则根本无法解读。

应用层：

“应用层”的作用，就是规定应用程序的数据格式。

举例来说，TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了”应用层”。

这是最高的一层，直接面对用户。它的数据就放在TCP数据包的”数据”部分。因此，现在的以太网的数据包就变成下面这样。