网络协议，OSI，简单通信，IP和mac地址

认识协议

1.讲故事

2004年，小明因为给他爹打电话（座机）费用太贵，所以约定一种信号，响一次是报平安，响两次是要钱，响三次才需要接通。

2.概念

协议：是一种约定，这种约定可以减少通信成本。

3.网络协议解决的问题

A向B发送信息，距离很远，必须要经过设备的中转，才能到达B端电脑。

网络协议就是解决：网络通信中因为距离变远而出现的新问题。

网络分层

1.软件分层

每个层次或模块负责特定的功能，并通过定义良好的接口与其他层次或模块进行交互。

1. 提高可维护性：通过将系统划分为不同的层次，每个层次只处理特定的任务，使得系统更加易于理解和维护。
2. 增强可扩展性：当需要添加新功能或修改现有功能时，只需要在相应的层次上进行修改，而无需影响其他层次。
3. 促进技术独立性和专业分工：不同的层次可以使用不同的技术和框架来实现，使得每个层次的开发和维护可以更加专业和高效。

2.网络分层

好处：层与层之间是松耦合的，可以随时替换和方便维护。

OSI七层模型

TCP/IP五层(或四层)模型

TCP/IP是一组协议的代名词，它还包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇.

TCP/IP通讯协议采用了5层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求.

因为有了用户层，用户会自己实现会话层，表示层。而平常也不说物理层，所以最常是四层。

物理层: 负责光/电信号的传递方式. 比如现在以太网通用的网线(双绞 线)、早期以太网采用的的同轴电缆

(现在主要用于有线电视)、光纤, 现在的wifi无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决

定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等. 集线器(Hub)工作在物理层.

数据链路层: 负责设备之间的数据帧的传送和识别. 例如网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测

到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验等工作. 有以太

网、令牌环网, 无线LAN等标准. 交换机(Switch)工作在数据链路层.

网络层: 负责地址管理和路由选择. 例如在IP协议中, 通过IP地址来标识一台主机, 并通过路由表的方式规

划出两台主机之间的数据传输的线路(路由). 路由器(Router)工作在网路层.

传输层: 负责两台主机之间的数据传输. 如传输控制协议 (TCP), 能够确保数据可靠的从源主机发送到目标

主机.

应用层: 负责应用程序间沟通，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问

协议（Telnet）等. 我们的网络编程主要就是针对应用层.

3.网络 vs OS

因为TCP 和 IP 是OS内部实现的，网络也属于操作系统源代码的一部分。

所以只要遵守TCP IP协议，不同的OS系统都能够通信。

而双方想看到相同的数据类型，所以就得在网络传输上约定好，所以协议就是struct结构体。

局域网通信

1.局域网单通信

每个网络有自己的Mac地址，在局域网中所有人都能收到消息，但根据要送达的地址发现自己不同，就丢弃了数据。

MAC地址是物理网卡硬件地址，在出厂时就会设定，不能修改，它的大小是6字节,一台计算机可以绑定多个网卡，进而可以拥有多个MAC地址。

2.数据碰撞

因为C一直给局域网发数据，和我A发的数据就会进行碰撞，此时都要停下来。

所以：局域网本质是个临界资源，只不过是在事后（发信息后拦截）处理的。

碰撞检测：比如令牌环网就是持有令牌才能够上网。

如何黑掉一个局域网？ 只需要给它一直发送垃圾数据进行碰撞，就可以使得另一主机无法上网。

自己电脑的Mac地址：Xshell下 ifconfig命令可以看到 ether: xxxx

3.以太网

以太：物理上没有的介质，但网络上可以有的数据传输的介质。

每向下发一层，就多一层协议报头，而每一层新加的报头是协议报头，上面所有层的报头+数据 变为有效载荷。

理解：“报头” = 协议报文 + 有效载荷，报文在不同层有不同的名字。

应用层 —— request / response 传输层 —— 数据段 网络层 —— 数据报 链路层 —— 数据帧

而到另一台主机上，就要自底向上进行解包和分用

1.解包 ： 将报头和有效载荷进行分离

2.分用 ： 将自己的有效载荷交付给上一层的协议。

4.跨网络文件传输

看图：主机A 要发送数据到 主机 B，但是两个主机不在一个网络中，而中间的路由器，又同时存在于两个网络，那就可以让A把数据发给路由器了。那问题是发给路由器后，还怎么把数据传给主机 B呢？

上图：两套地址 ： 源头 和 目的地(IP地址) 上一站 和 下一站(MAC地址)。

主机A 到 路由器 ：

先自顶向下进行封装，通过以太网通信到路由器（因为MAC地址只在同一局域网中有效，所以访问不到B的，只能访问到路由器的MAC地址），传输到路由器的底层，还是得自底向上进行解包和分用，到达路由器（只剩IP地址，和有效载荷）。

路由器 到 主机 B：

还是得自顶向下做封装，MAC地址的dest变为MACB，通过令牌环网通信到主机B底层，再解包和分用直至最上层拿到”你好“。

看图：在IP层网上，两个主机对应的协议没有差别（我发的就是你收的），而底层一个是以太网的报头，一个是令牌环网的报头，但在IP层就已经是一个东西了。（一切皆IP）