安徽省建设信息网站,erp软件是什么,公司怎么与网站进行活动推广,解聘 人力资源网站上怎么做【Linux网络编程一】网络基础1#xff08;网络框架#xff09; 一.什么是协议1.通信问题2.协议本质3.网络协议标准 二.协议分层1.为什么协议要分层2.如何具体的分层 三.操作系统OS与网络协议栈的关系1.核心点#xff1a;网络通信贯穿协议栈 四.局域网中通信的基本原理1.封装… 【Linux网络编程一】网络基础1网络框架 一.什么是协议1.通信问题2.协议本质3.网络协议标准 二.协议分层1.为什么协议要分层2.如何具体的分层 三.操作系统OS与网络协议栈的关系1.核心点网络通信贯穿协议栈 四.局域网中通信的基本原理1.封装解包分用2.正确看待局域网 五.以太网下是如何通信的1.碰撞域 六.交换机 本篇开始总结网络知识系统部分到此结束。 网络的本质就是在获取和生产数据而系统的本质就是在处理数据。从网络中获取到数据利用系统调用来处理数据。而网络的本质也就是文件我往文件里写就是往网卡里写往网卡里写就是往网络里写。 一.什么是协议
我们在生活中都是基于数据来进行协助的而一般我们可以根据协议约定来减少沟通成本。 协议就是一种约定它的出现是为了解决通信过程中出现的问题所以我们只要理解了通信过程会出现什么样的问题就能清楚要制作什么样的协议那么通信过程中存在哪些问题呢
1.通信问题 在两台主机网络通信过程中面临着以下四种问题 【问题1】.你怎么保证你的数据能准确的到达下一个设备 【问题2】.你如何定位的到要发送的主机位置呢 【问题3】.长距离传输过程中数据会不会丢失呢 【问题4】对方接收到数据就算完了吗如何处理发来的数据呢 通信的两台主机都会面临着相同的问题为了解决这些通信问题所以就需要制定对应的协议来解决。 问题1由以太网协议解决 问题2由ip协议来解决 问题3由tcp协议来解决 问题4由应用层协议来解决。
2.协议本质
在我们日常生活中类似于协议的东西有很多就比如我们接收快递时我们想要的是买的物品本身但商家默认会将一个快递盒子发给我们并且外面还贴有标签(收件人手机)等信息。这个快递盒子和标签就是协议 1.所以我们在接收快递时我们会收到除了快递本身之外的更多信息字段比如快递盒子外面贴的标签这个多出来的信息字段就是协议严格上说是协议的报头 2.事实上在我们日常发送数据时也不是单单就把数据发送过去我们一定还会在我们要发送的数据之外多发送一些东西这个多出来的就是协议 这个多出来的东西就是一些信息字段描述某些特征而在计算机当中结构体恰好就是用来描述对象的一些基本信息和属性所以在计算机中协议的表现形式就是结构体对象 所以一台主机发送一个结构体对象另一台主机是可以立马认识到这个结构体表示什么意思因为该主机也有该类的源代码结构体对象类型是一样的所以我们就可以跨逐渐上让它们基于结构体快速形成约定这就是协议 3.网络协议标准
【问题】那么两台主机如果要网络通信只要约定好协议就可以了吗 协议是定制设置出来的一种形式但协议代表的含义也是定制者赋予的所以除了协议形式要统一还有很多东西需要统一起来比如代表的含义形式大小等待细节。 统一的标准从软件到硬件各方面都需要一支这就形成了网络协议。
二.协议分层 1.为什么协议要分层 1.本质是因为问题是层状的所以协议定制出来肯定也是层状的。并且设置成层后就可以降低耦合度减少维护成本好维护。 2.因为协议分层后我们可以认为是每层协议在和每层协议在直接通信跟下层没有关系下层出现问题不会影响到上层。 3.协议分层后在逻辑上就可以看成各层之间在匹配通信 2.如何具体的分层
在网络中协议具体被分成5层但最重要的是网络层ip和传输层tcp,所以被称为TCP/IP五层模型。
这五层从下往上分别是物理层数据链路层网络层传输层应用层。各自都有对应的协议。 每层具有不同的功能
三.操作系统OS与网络协议栈的关系 1.物理层对应着系统中的硬件部分比如网卡。 2.数据链路层对应着驱动程序驱动软件。 3.而网络层和传输层是内嵌在内核里的属于操作系统的部分。 4.应用层就相当于在操作系统之上的用户层更准确的来说是用户层的各自软件应用。 操作系统和网络栈是一一对应起来的网络通信的本质也就是在访问硬件网卡而用户想要访问硬件必须要经过操作系统而操作系统又不相信用户所以回给上层提供系统调用来访问内部。所以对应的网络通信用户想要访问网卡就必须调用系统调用所以上层开发者为了更好的通信所以会根据系统调用来开发一些协议来让我们使用。 5.操作系统虽然有多种比如Linux和windows但是网络栈却只有一种所有的操作系统必须遵守不然系统设备无法入网通信。 1.核心点网络通信贯穿协议栈
所以网络通信的本质就是贯穿协议栈的过程这个过程先自顶向下贯穿协议栈然后通过网卡传输到另一台主机再自底向上贯穿协议栈。
四.局域网中通信的基本原理 知识点1在局域网(网络)当中任意两台(直接相连的)主机是可以通信的比如说手机可以投屏到电视上但必须使用同一个网络才可以。 知识点2在局域网(网络)当中通信协议有很多种而以太网是属于局域网通信标准的其中一种 那么在局域网(就是在网络中)当中的两个主机是如何进行通信的呢
两台主机在局域网中直接通信的过程本质就是在不断的封装和解包的过程!
1.封装解包分用
【问题1】什么叫封装呢
网络通信时需要贯穿协议栈比如A主机要将消息通过网络发送给B主机那么消息需要由A主机的网络协议栈由顶自下贯穿到B主机再由底向上贯穿B主机的网络协议栈。 因为协议是附加字段是一个结构体对象所以每层协议都有对应的结构体对象。 消息就放在协议的后面我们称这个部分为报文而协议结构体部分称为报头。 每贯穿一层协议报文都会多出一个协议报头该协议报头就是该层协议的结构体对象。 1.报文是由报头和有效载荷构成每一层协议栈都会往报文上添加新的报头而报头后面的就变成新的有效载荷了。 贯穿协议栈每层都需要添加报头这个过程就是不断的封装报文。 【问题2】如何将数据发送给对端的呢 网络协议栈的层状结构中每一层都有协议而通过协议就可以将数据发送给对端比如数据链路层通过以太网协议将数据发送给对端主机的数据链路层。 【问题3】什么叫解包 由A主机发送给B主机先自顶向下贯穿A主机网络协议栈经过添加封装报头最终到达数据链路层数据和链路层通过协议将报文发送给对端链路层。对端链路层再自底向上贯穿协议栈。 并且每层协议栈是可以区别哪些是报头哪里是报文的然后对端主机的链路层就会将该报文的报头和有效载荷分离将有效载荷交给上一层协议 而由协议层分离报头和有效载荷的过程就是不断的在解包报文会将属于该层的协议报头分离出去再将剩下的有效载荷交给上一层(贯穿协议栈) 【问题4】什么叫分用 对端主机的协议层接收到报文后,需要解析报文(分离报头和有效载荷)将有效载荷往上层协议发送而它怎么知道发送上层的哪一个协议呢每一层协议栈都会有许多协议存在那么应该发送给上一层的哪一个协议呢 所以几乎所有的协议都要在报头中提供将自己的有效载荷交付给上层哪一个协议的能力这个能力就叫分用。 【结论】 数据包封装和分用 1.不同的协议层对数据包有不同的称谓,在传输层叫做段(segment),在网络层叫做数据报 (datagram),在链 路层叫做帧(frame). 2.应用层数据通过协议栈发到网络上时,每层协议都要加上一个数据首部(header),称为封装 (Encapsulation). 3.首部信息中包含了一些类似于首部有多长, 载荷(payload)有多长, 上层协议是什么等信息. 4.数据封装成帧后发到传输介质上,到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部, 根据首部中的 “上层协议 字段” 将数据交给对应的上层协议处理. 2.正确看待局域网 局域网就一个网络而网络就是一个文件主机之间通信就是进程之间通信进程之间通过网络进行通信所以网络就是一个共享资源并且要求是互斥访问该资源。
五.以太网下是如何通信的
我们知道报文在传递到链路层时是根据以太网协议与对端链路层进行通信的。那么具体在以太网下是如何通信的呢 【前提知识】 在局域网中每台主机都会有一个唯一标识自己的标志–Mac地址/ip地址所以每台主机都是可以识别对方是谁的。 在局域网当中发送一条消息会被局域网内的所有主机接收到也就是消息首先会贯穿协议栈经历封装添加报头到达数据链路层最后在网卡硬件层面接收到。而对端网卡接收到数据是通过以太网接收到的。
以太网下数据是如何传输的呢是如何通信的呢
1.每台主机都有唯一的标识所以A主机要发送消息给B主机A主机是需要知道B主机的Mac地址的(消息贯穿A主机的协议栈到达数据链路层在报头中是存储着B主机的Mac地址的) 2.首先在局域网当中所有的主机都会接收到报文(在逻辑上每一层协议直接通信也就是在链路层收到消息。A主机数据链路层通过以太网将报文发送给各主机的的数据链路层)。 3.而其他主机的数据链路层一旦接收到报文就会进程报头分离解析根据标识每台主机的ip地址发现不是发送给自己的就会将报文直接丢弃。 4.如果发现是发送给自己的就会将有效载荷发送给上一层协议。 1.碰撞域
往局域网当中发送一条消息该局域网下的所有主机都会收到而多台主机同时往局域网中发送消息那么这些消息就会发送碰撞发生丢失而发生碰撞的地方就称为碰撞域所以以太网是基于碰撞域形成的。
所以以太网下通信是会存在数据碰撞问题的。
有问题就会有解决方法如何解决该碰撞问题呢 【碰撞机制】采用延迟发送 【网卡工作模式】正常模式与复杂模式 正常模式就是不是发送给自己的报文直接丢弃。 复杂模式就是不是发送给自己的报文不会直接丢弃。 【安全问题】 六.交换机
