Tcp/IP 详解读书笔记

网络分层为应用层，传输层，网络层，数据链路层，物理层。

物理层：

网线连接电脑，路由器。传递0，1的电信号！

链路层：

确定0和1的分组方式，使用以太网协议，规定使用一组电信号作为一个数据包，被曾为帧（Frame）。每一个帧分为标头（head）和数据（data）。”标头”包含数据包的一些说明项，比如发送者、接受者、数据类型等等；”数据”则是数据包的具体内容。”标头”的长度，固定为18字节。”数据”的长度，最短为46字节，最长为1500字节。因此，整个”帧”最短为64字节，最长为1518字节。如果数据很长，就必须分割成多个帧进行发送。

发送者和接受者使用网卡来确定，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。mac地址用12位16进制表示，前6表示厂商，后6表示流水号。网卡与网卡之前通信使用 ARP 协议。以太网协议使用广播方式向同网络的电脑广播数据包，每个电脑比较接受者的mac地址是否是和本机的mac地址相同，相同的话就接收，不是就丢弃。

网络层：

需要网络层是因为以太网协议广播数据包作用于同网络的电脑，不同网络使用路由方式发送数据包。出现了网络层后就有网络地址来确定该计算机属于哪个网络了。

网络层使用的是IP协议，它所定义的地址叫网络地址。ipv4，32位二进制组层分为4组用来表示网络号和主机号，确定网络号和主机号使用子网掩码。为1则为网络部分，为0则为主机部分。计算两台计算机是否处于同一网络的方式为分别计算本机 IP地址和子网掩码做与计算，比较结果。

IP协议发送的数据包，叫IP数据包，它也有标头和数据部分，”标头”部分主要包括版本、长度、IP地址等信息，”数据”部分则是IP数据包的具体内容。它放在以太网协议发送的数据包的的数据部分。IP数据包的”标头”部分的长度为20到60字节，整个数据包的总长度最大为65,535字节。因此，理论上，一个IP数据包的”数据”部分，最长为65,515字节。前面说过，以太网数据包的”数据”部分，最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过了1500字节，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送了。

因为IP数据包是放在以太网数据包里发送的，所以我们必须同时知道两个地址，一个是对方的MAC地址，另一个是对方的IP地址。通常情况下，对方的IP地址是已知的，但是我们不知道它的MAC地址。这里存在两种情况，第一两个主机不在同一网络时，将数据包发送到连接两个网络的网关处处理；第二在同一网络时,使用ARP协议发送一个数据包，其中包含它所要查询主机的IP地址，在对方的MAC地址这一栏，填的是FF:FF:FF:FF:FF:FF，表示这是一个”广播”地址。它所在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，与自身的IP地址进行比较。如果两者相同，都做出回复，向对方报告自己的MAC地址，否则就丢弃这个包。

传输层：

有了MAC地址和IP地址就可以传输数据包了，同一台主机的不同程序的数据包通过端口来区分，”端口”是0到65535之间的一个整数，正好16个二进制位。0到1023的端口被系统占用，用户只能选用大于1023的端口。不管是浏览网页还是在线聊天，应用程序会随机选用一个端口，然后与服务器的相应端口联系。“传输层”的功能，就是建立”端口到端口”的通信。相比之下，”网络层”的功能是建立”主机到主机”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，Unix系统就把主机+端口，叫做”套接字”（socket）。有了它，就可以进行网络应用程序开发了。

UDP协议是传输层协议，它的数据包分为标头和数据两部分，标头主要定义了发出端口和接收端口，同样它加到IP数据包的数据部分。

TCP数据包和UDP数据包一样，都是内嵌在IP数据包的”数据”部分。TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。

应用层：

“应用层”的作用，就是规定应用程序的数据格式。最典型的就是HTTP协议。它的数据直接放在tcp数据包的数据部分。