一、網絡協定與協定分層
“協定” 是一種約定
1.1 為什麼要分層
- 軟體設計方面的優勢—低耦合
- 分層依據：功能比較集中，耦合度較高的子產品—高内聚
- 每一層都要解決特定的問題
每一層都有自己比對的協定，每一層協定都解決自己的問題
1.2 OSI七層模型
OSI（Open System Interconnection，開放系統互連）七層網絡模型稱為開放式系統互聯參考模型，是一個邏輯上的定義和規範;把網絡從邏輯上分為了7層. 每一層都有相關、相對應的實體裝置，比如路由器，交換機;
但是, 它既複雜又不實用; 是以我們按照TCP/IP四層模型來講解
1.3 TCP/IP五層(或四層)模型
實體層: 負責光/電信号的傳遞方式. 比如現在以太網通用的網線(雙絞 線)、早期以太網采用的的同軸電纜(現在主要用于有線電視)、光纖, 現在的wifi無線網使用電磁波等都屬于實體層的概念。實體層的能力決定了最大傳輸速率、傳輸距離、抗幹擾性等. 集線器(Hub)工作在實體層.
資料鍊路層: 負責裝置之間的資料幀的傳送和識别. 例如網卡裝置的驅動、幀同步(就是說從網線上檢測到什麼信号算作新幀的開始)、沖突檢測(如果檢測到沖突就自動重發)、資料差錯校驗等工作. 有以太網、令牌環網, 無線LAN等标準. 交換機(Switch)工作在資料鍊路層.
網絡層: 負責位址管理和路由選擇. 例如在IP協定中, 通過IP位址來辨別一台主機, 并通過路由表的方式規劃出兩台主機之間的資料傳輸的線路(路由). 路由器(Router)工作在網路層.
傳輸層: 負責兩台主機之間的資料傳輸. 如傳輸控制協定 (TCP), 能夠確定資料可靠的從源主機發送到目标主機.
應用層: 負責應用程式間溝通，如簡單電子郵件傳輸（SMTP）、檔案傳輸協定（FTP）、網絡遠端通路協定（Telnet）等. 我們的網絡程式設計主要就是針對應用層
二、網絡傳輸流程
2.1 了解區域網路
一、協定報頭
- 協定每一層都有，每一個協定的最終表現就是協定都要有報頭（快遞盒上的快遞單）
- 協定通常是通過協定報頭來表達的
- 每一份資料最終在被發送或者在不同的協定層中，都要有報頭
二、區域網路
- 兩台區域網路的主機能夠直接通信
- 通信原理：每一台主機都有網卡，每一張網卡都有自己的MAC位址 ，全球唯一。
2.2 同一網段内的兩台主機進行檔案傳輸
封裝：有效載荷+各層報頭（用誰的協定加誰的報頭）
解包：将報頭和有效載荷分離的過程
分用：将有效載荷交給指定協定解包的過程
封包=報頭+有效載荷
以上我們可以認為：同層協定在直接通信，也可以了解成向下傳遞。
2.3 跨網段的主機的檔案傳輸
同層協定看到的封包都是一樣的
最後一層與IP層通過路由器，經過解包與重新封包之後，再去解包分用
在上圖中，路由器橫跨兩個網絡，則有兩個網絡接口：路由器和以太網屬于同一個區域網路；路由器也和令牌環網屬于同一個區域網路，這樣兩個不同的區域網路下的主機就能通過路由器實作資料包轉發
IP層及IP協定存在的意義之一：屏蔽底層網絡的差異，如上圖中的網卡層。
三、資料包封裝和分用
- 不同的協定層對資料包有不同的稱謂,在傳輸層叫做段(segment),在網絡層叫做資料報 (datagram),在鍊路層叫做幀(frame).
- 應用層資料通過協定棧發到網絡上時,每層協定都要加上一個資料首部,稱為封裝
- 首部資訊中包含了一些類似于首部有多長, 載荷(payload)有多長, 上層協定是什麼等資訊.
- 資料封裝成幀後發到傳輸媒體上,到達目的主機後每層協定再剝掉相應的首部, 根據首部中的 “上層協定字段” 将資料交給對應的上層協定處理
四、網絡中的位址管理
4.1 IP位址
- IP位址是在IP協定中, 用來辨別網絡中不同主機的位址,通常使用于廣域網中，區域網路中也能使用;
- 對于IPv4來說, IP位址是一個4位元組, 32位的整數;對于IPv6來說， IP位址是一個16位元組, 128位的整數，暫時不需要關注IPv6
- 我們通常也使用 “點分十進制” 的字元串表示IP位址, 例如 192.168.0.1 ; 用點分割的每一個數字表示一個位元組, 範圍是 0 - 255;
IP位址可以了解為某個路途的起點和終點（源IP和目的IP）；在網絡傳輸中提供方向
4.2 MAC位址
MAC位址用來識别資料鍊路層中相連的節點;在網卡出廠時就确定了，不能更改！
MAC位址可以了解為某個路途中，中間相鄰的節點（源MAC位址和目的MAC位址）；在網絡傳輸中提供可行性