1、引言

整個(gè)暑假去面試，面試了很多家公司（無(wú)論是小廠還是大廠）問(wèn)到的深度不同，網(wǎng)絡(luò)原理是面試最容易問(wèn)到的問(wèn)題，雖然我們?cè)陧?xiàng)目中很少去實(shí)踐它，但是了解其原理，會(huì)讓我們背后網(wǎng)絡(luò)通信是如果工作的，既能在面試官面前體現(xiàn)出你的基礎(chǔ)是否扎實(shí)，也能對(duì)以后深入網(wǎng)絡(luò)這部分學(xué)習(xí)有更多的了解。

很多同學(xué)面試在準(zhǔn)備這部分的時(shí)候，都會(huì)去背，這部分確實(shí)很難掌握，我個(gè)人總結(jié)的最好的學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)原理的方法就是不用刻意的去記憶而是完全的結(jié)合實(shí)際去講整個(gè)原理融會(huì)貫通。雖然一開(kāi)始學(xué)習(xí)起來(lái)很吃力，但是稍微用點(diǎn)心，多看幾遍，多問(wèn)自己為什么，把自己當(dāng)做是開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)原理的開(kāi)發(fā)者，面試前的準(zhǔn)備只要理清邏輯就足夠了，而不是去背這部分內(nèi)容。

而且這部分相同的知識(shí)點(diǎn)面試官有多種提問(wèn)方式，但是其中很多都是換湯不換藥。我記得最多的問(wèn)的是輸入U(xiǎn)RL，到頁(yè)面呈現(xiàn)出來(lái)，其中經(jīng)歷了什么？這道面試題的背后，涉及到了很多網(wǎng)絡(luò)原理的知識(shí)，我們這篇文章不會(huì)全部分享到，而是先把由來(lái)和網(wǎng)絡(luò)層次劃分弄清楚，就完成了這篇文章的目的。

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學(xué)習(xí)交流：

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- 移動(dòng)端IM開(kāi)發(fā)入門(mén)文章：《新手入門(mén)一篇就夠：從零開(kāi)發(fā)移動(dòng)端IM》

2、關(guān)于作者

小鹿（前端工程師）：

微信公眾號(hào)：小鹿動(dòng)畫(huà)學(xué)編程

Github地址：https://github.com/luxiangqiang

個(gè)人博客：http://luxiangqiang.com/

3、系列文章

本文是系列文章中的第7篇，本系列大綱如下：

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《腦殘式網(wǎng)絡(luò)編程入門(mén)(七)：面視必備，史上最通俗計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層詳解》（本文）

4、為什么要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層次劃分？

說(shuō)到網(wǎng)絡(luò)層次劃分并不陌生，我剛剛接觸到網(wǎng)絡(luò)層次的時(shí)候一臉懵逼，這么多層，一層不就行了嘛？層與層之間好多協(xié)議，還有各種數(shù)據(jù)包，第一次我放棄了。

當(dāng)我從新拾起網(wǎng)絡(luò)層次的時(shí)候，我下定決心從根上理解它。首先弄明白它的原理，那必定要知道它的由來(lái)，也就是為什么要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層次劃分？這個(gè)問(wèn)題問(wèn)的好。

假如“小鹿”是網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)發(fā)人員，起初認(rèn)為計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信只需要一根線就可以完成通信，對(duì)沒(méi)錯(cuò)，但是世界那么大，那么多計(jì)算機(jī)，距離又遠(yuǎn)，不但浪費(fèi)線，還沒(méi)出現(xiàn)各種線被你偷偷剪斷的情況，毋庸置疑，那計(jì)算機(jī)之間通信就不行了。（后邊出來(lái)了無(wú)線網(wǎng)，雖然其中網(wǎng)關(guān)、路由之間也需要連線，但不是讓每臺(tái)計(jì)算機(jī)兩兩連接，而是一個(gè)區(qū)域?yàn)閱挝挥?jì)算機(jī)相互連接通信）

不行，老板說(shuō)，“小鹿”你給我想法子改，改不出來(lái)今晚不能睡覺(jué)，“小鹿”仔細(xì)想了想，這還是個(gè)技術(shù)活，需要進(jìn)行全面的改進(jìn)，也發(fā)現(xiàn)所謂的計(jì)算機(jī)之間的連線只能傳送0、1信號(hào)，另一臺(tái)計(jì)算并不知道那么多0、1代表什么，而且“小鹿”又發(fā)現(xiàn)不同廠商的生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)既然有連線實(shí)現(xiàn)通信也是很麻煩的，干脆定義一套規(guī)則吧，無(wú)論“某碩”計(jì)算機(jī)還是“某想”計(jì)算機(jī)，都必須遵守這套規(guī)則，其實(shí)所說(shuō)的這套規(guī)則就是我們經(jīng)常說(shuō)的“網(wǎng)絡(luò)協(xié)議”。

不是說(shuō)網(wǎng)絡(luò)層次的由來(lái)嗎，怎么講到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議了。咱們繼續(xù)，通過(guò)上面的問(wèn)題，那個(gè)計(jì)算機(jī)之間通過(guò)連線傳送0、1信號(hào)的問(wèn)題雖然規(guī)定了通信規(guī)則，但是除了像0、1這種無(wú)意義的信號(hào)之外，網(wǎng)絡(luò)中還存在著其他各種各樣的問(wèn)題，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間怎么進(jìn)行識(shí)別？以及怎么才能知道對(duì)方的地址？以及不同計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序怎么知道是給自己傳遞的數(shù)據(jù)，還有不同的通信數(shù)據(jù)格式怎么來(lái)規(guī)定等等一系列的問(wèn)題都出來(lái)了。

“小鹿”發(fā)現(xiàn)，如果各種問(wèn)題都寫(xiě)成一套協(xié)議來(lái)規(guī)定雙方通信的規(guī)則，但是呢？萬(wàn)一其中哪些規(guī)則通信中出現(xiàn)問(wèn)題，影響到了其他規(guī)則，最常見(jiàn)的就是數(shù)據(jù)包，一個(gè)數(shù)據(jù)包中如果包含各種各樣的協(xié)議，不就亂套了。

“小鹿”為了能夠把它設(shè)計(jì)的更好，決定采用分層劃分的結(jié)構(gòu)，既能規(guī)定不同層的完成的功能，又能實(shí)現(xiàn)層與層之間的改動(dòng)而不相互影響，這就是我們經(jīng)常聽(tīng)到網(wǎng)絡(luò)劃分層次的好處。

5、網(wǎng)絡(luò)分層是如何進(jìn)行分層的？

既然我們決定要分層，那么分為幾層才好呢？

起初網(wǎng)絡(luò)分層是標(biāo)準(zhǔn)的七層，也就是我們所說(shuō)的 OSI 七層模型。

 

▲ OSI參考模型或七層模型

我們所知道的還有 TCP/IP 四層模型和 TCP/IP 五層模型。這又是怎么出來(lái)的，其實(shí)所謂的 TCP/IP 四層模型和 TCP/IP 五層模型是以 OSI 七層優(yōu)化而來(lái)，把某些層進(jìn)行合并了，其實(shí)本質(zhì)上還是相同的，但是我個(gè)人最喜歡用五層來(lái)解釋。

 

▲ 五層模型

6、每一層的作用是什么？

這一部分涉及到每一層的很多協(xié)議和知識(shí)點(diǎn)，但是我們這一節(jié)不具體分享，為什么？我們具體深入之前必須大腦里有個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)圖，先要知道每層是做什么的，層與層之間的關(guān)系，然后下一節(jié)再深入每層中的每個(gè)協(xié)議怎么通信的，這樣的好處學(xué)起來(lái)?xiàng)l理清晰，而不至于當(dāng)時(shí)我學(xué)習(xí)的時(shí)候表面還不懂，就深入最后懵逼狀態(tài)。

6.1 物理層

物理層，顧名思義，用物理手段將電腦連接起來(lái)，就像我們上邊講到的計(jì)算機(jī)之間的物理連線。主要用來(lái)傳輸0、1信號(hào)，上邊也分析過(guò)了，0、1信號(hào)畢竟沒(méi)有任何的現(xiàn)實(shí)意義，所有我們用另一層用來(lái)規(guī)定不同0、1組合的意義是什么。

6.2 數(shù)據(jù)鏈路層

下層的物理層既然不能規(guī)定不同0、1組合的信號(hào)代表什么意義，那么我們?cè)跀?shù)據(jù)鏈路層規(guī)定一套協(xié)議，專(zhuān)門(mén)的給0、1信號(hào)進(jìn)行分組，以及規(guī)定不同的組代表什么意思，從而雙方計(jì)算機(jī)都能夠進(jìn)行識(shí)別，這個(gè)協(xié)議就是“以太網(wǎng)協(xié)議”（具體的以太網(wǎng)協(xié)議內(nèi)容下節(jié)內(nèi)容詳細(xì)講解）。

但是問(wèn)題又來(lái)了，我們要發(fā)送給對(duì)方計(jì)算機(jī)，怎么標(biāo)識(shí)對(duì)方以及怎么知道對(duì)方的地址呢？

6.2.1）MAC 地址：

我們所說(shuō)的MAC地址到底的作用是啥？說(shuō)白了它就是作為網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)，從計(jì)算機(jī)在廠商生產(chǎn)出來(lái)就被十六進(jìn)制的數(shù)標(biāo)識(shí)為MAC地址。

既然我們知道了用MAC地址作為標(biāo)識(shí)，那么怎么才能知道我們要進(jìn)行通信的計(jì)算機(jī)MAC地址呢？

6.2.2）廣播：

這里廣播詳細(xì)的在下一節(jié)講，這一節(jié)你只需要知道廣播可以幫助我們能夠知道對(duì)方的 MAC 地址。那么既然知道了MAC地址就可以通信了？沒(méi)有想得那么簡(jiǎn)單，廣播中還存在兩種情況，一種是，在同一子網(wǎng)絡(luò)下（同一局域網(wǎng)下）的計(jì)算機(jī)是通過(guò) ARP 協(xié)議獲取到對(duì)方 MAC地址的。不同自網(wǎng)絡(luò)中（不同局域網(wǎng)）中是交給兩個(gè)局域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)（路由器）去處理的。這里邊涉及到很多細(xì)節(jié)的知識(shí)，都會(huì)集中到下一節(jié)，但是這一節(jié)你了解怎么進(jìn)行標(biāo)識(shí)計(jì)算機(jī)和怎么獲取到MAC地址就可以了。

6.3 網(wǎng)絡(luò)層

物理層和數(shù)據(jù)鏈路層都有自己的事情要做，也就是我們上邊所講到的這些（里邊很多細(xì)節(jié)不在這節(jié)多說(shuō)）。上邊兩層在我看來(lái)可以完成正常通信了，那么網(wǎng)絡(luò)層出來(lái)干啥子？

網(wǎng)絡(luò)層的由來(lái)是因?yàn)樵跀?shù)據(jù)鏈路層中我們說(shuō)說(shuō)兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的通信是分為同一子網(wǎng)絡(luò)和不同子網(wǎng)絡(luò)之間，那么問(wèn)題就來(lái)了，怎么判斷兩臺(tái)計(jì)算機(jī)是否在同一子網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)）中？這就是網(wǎng)絡(luò)層要解決的問(wèn)題。

6.3.1）IP 協(xié)議：

我們通常用到的 IP 地址，就是網(wǎng)絡(luò)層中的東西，所規(guī)定的的協(xié)議就是 IP 協(xié)議。很多小伙伴問(wèn)，IP 地址想必也是地址吧，上邊都有唯一標(biāo)識(shí)的 MAC 地址了，IP 地址出來(lái)是混飯吃的？為了能夠讓大家更方便的理解 IP 地址和 MAC 地址，我們可以將 IP 地址抽象成一種邏輯上的地址，也就是說(shuō) MAC 地址是物理上的地址，就是定死了。IP 地址呢，是動(dòng)態(tài)分配的，不是固定死的。

我們就是通過(guò) IP 地址來(lái)判斷兩個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備是否在同一子網(wǎng)絡(luò)中的，那么你會(huì)問(wèn)它是怎么判斷的，以及 IP 地址誰(shuí)給他分配的？又是如何分配的等一些列問(wèn)題，我們不著急，這里只說(shuō)一下大體的流程，詳細(xì)會(huì)后續(xù)寫(xiě)一大篇。

既然我們通過(guò) IP 地址來(lái)判斷兩個(gè)計(jì)算機(jī)是否處于同一局域網(wǎng)中，那么首先要知道對(duì)方的 IP 地址吧？DNS 解析想必大家都知道，可以將域名解析為 IP 地址。好了，我們知道兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的 IP 地址了，怎么進(jìn)行判斷是否同一局域網(wǎng)中？

6.3.2）子網(wǎng)掩碼：

嘿嘿，又是一個(gè)只聽(tīng)說(shuō)過(guò)，但是不知道這個(gè)什么作用的一個(gè)名詞，沒(méi)事，等我聊完，你就明白是做什么的了。

子網(wǎng)掩碼就是用來(lái)標(biāo)識(shí)同一局域網(wǎng)中的 IP 地址的信息的？什么信息？IP 地址是由 32 個(gè)二進(jìn)制位組成的，也就是四個(gè)十進(jìn)制（如：255.255.255.000）。

子網(wǎng)掩碼也是由 32 個(gè)二進(jìn)制位組成的，但是只能用 0 或 1 來(lái)表示，如：11111111.11111111.11111111.00000000。

到底什么意思呢？有 1 的部分表示網(wǎng)絡(luò)部分，有 0 表示主機(jī)部分，這和判斷兩臺(tái)計(jì)算機(jī)是否在同一局域網(wǎng)中有什么關(guān)系？沒(méi)錯(cuò)，是有關(guān)系的！兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的 IP 地址分別和子網(wǎng)掩碼進(jìn)行一種運(yùn)算（AND 運(yùn)算），如果結(jié)果相同，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)就在同一局域網(wǎng)中，否則就不在同一局域網(wǎng)中。

AND 是如何進(jìn)行運(yùn)算的，IP 的數(shù)據(jù)包的組成等問(wèn)題，不在這里多陳述。

6.4 傳輸層

好了，如果你認(rèn)為計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行通信了，那么“小鹿”恭喜你，你已經(jīng)基本知道了以上幾層劃分的作用，但是如果你正在一邊打 LOL，一邊和朋友在 QQ 聊天，突然，游戲中隊(duì)友聊天信息出現(xiàn)在了 QQ 窗口中，咦？出現(xiàn)了什么情況?

其實(shí)是以上層級(jí)還是不夠，出現(xiàn)上邊的原因就是，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)雖然可以通信了，但是每天計(jì)算機(jī)運(yùn)行著好多的程序，誰(shuí)知道你們傳輸?shù)男畔⑹菍儆谀男┏绦虻模共坏?LOL 的聊天信息跑到了 QQ 窗口中。

想必大家猜到了傳輸層主要用來(lái)干啥滴，是的，傳輸層的主要功能就是為了能夠?qū)崿F(xiàn)“端口到端口”的通信。計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的不同程序都會(huì)分配不同的端口，所以才能使得數(shù)據(jù)能夠正確的傳送給不同的應(yīng)用程序。

6.4.1）UDP 協(xié)議：

加入端口號(hào)也需要一套規(guī)則，那就是 UDP 協(xié)議，但是 UDP協(xié)議有個(gè)缺點(diǎn)，一旦進(jìn)行通信，就不知道對(duì)方是否接收到數(shù)據(jù)了，我們?cè)俣x一套規(guī)則，讓其可以和對(duì)方進(jìn)行確認(rèn)，那么 TCP 出現(xiàn)了。

6.4.2）TCP 協(xié)議：

我們通常說(shuō) TCP 三次握手和四次揮手，沒(méi)錯(cuò)，這就是傳輸層中完成的，TCP 三次握手涉及到的內(nèi)容賊多，都可以單獨(dú)寫(xiě)一篇長(zhǎng)文，這里不多陳述，知道它是在傳輸層中完成的以及它的作用是什么，能夠認(rèn)識(shí)到它就好了。

6.5 應(yīng)用層協(xié)議

“喂，你發(fā)給我的是什么破數(shù)據(jù)，亂七八糟的，我TM能解析嗎？能不能按照我的規(guī)定給我傳送？“

“好的，下次不敢了”

想必大家已經(jīng)猜到了應(yīng)用層的協(xié)議，應(yīng)用層的功能就是規(guī)定了應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)格式。我們經(jīng)常用得到的電子郵件、HTTP協(xié)議、以及FTP數(shù)據(jù)的格式，就是在應(yīng)用層定義的。

7、每一層的的功能細(xì)節(jié)是什么？

前面章節(jié)主要分享了網(wǎng)絡(luò)分層的基本概念，為什么要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分層？又是如何進(jìn)行分層？每一層的基本功能是什么？而且對(duì)于每一層的的功能細(xì)節(jié)方面，比如數(shù)據(jù)包的組成以及每層包含的一些協(xié)議的使用都沒(méi)有細(xì)說(shuō)，那么本節(jié)將繼續(xù)分享網(wǎng)絡(luò)分層每層中協(xié)議等深入講解。（PS：可能里邊有的講解不正確，還請(qǐng)大佬指出改正）

7.1 物理層

物理層里邊涉及到最多的是硬件底層的一些內(nèi)容，沒(méi)有需要過(guò)多了解的內(nèi)容，我們直接看數(shù)據(jù)鏈路層。

7.2 數(shù)據(jù)鏈路層

上回講到數(shù)據(jù)鏈路層中規(guī)定的“以太網(wǎng)協(xié)議”來(lái)規(guī)定電信號(hào)的分組形式，什么是以太網(wǎng)，以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包是什么樣子的？

7.2.1）以太網(wǎng)協(xié)議：

以太網(wǎng)規(guī)定，每組的電信號(hào)就是一個(gè)數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包我們可以成為“幀”。每幀的組成是由標(biāo)頭(Head)和數(shù)據(jù)(Data)組成。

 

那么你會(huì)問(wèn)，標(biāo)頭里有什么信息？Data 數(shù)據(jù)又會(huì)存放寫(xiě)什么？為什么分為兩部分？放在一塊不好嗎？

a）標(biāo)頭：

為什么傳輸數(shù)據(jù)會(huì)有標(biāo)頭，我們想呀，在傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候，接收端怎么判斷是不是給自己發(fā)送的，那么就只取出標(biāo)頭來(lái)進(jìn)行判斷。

數(shù)據(jù)包的標(biāo)頭中通常會(huì)存放一些有關(guān)數(shù)據(jù)包的說(shuō)明、發(fā)送者是誰(shuí)、接受者又是誰(shuí)等相關(guān)識(shí)別信息。

標(biāo)頭的長(zhǎng)度固定為 18 字節(jié)，也就是說(shuō)，一些標(biāo)頭識(shí)別信息的大小不能超過(guò) 18 字節(jié)。

b）數(shù)據(jù)：

數(shù)據(jù)，顧名思義，你要傳輸給接收端什么數(shù)據(jù)都會(huì)放到數(shù)據(jù)包中，也就是整個(gè)數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容，比如文件、字符串之類(lèi)的。

數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度最小至少為 46 個(gè)字節(jié)，最長(zhǎng) 1500 字節(jié)。我們可能會(huì)想到，如果小于 46 字節(jié)沒(méi)啥問(wèn)題可以存放開(kāi)，那么大于 1500 字節(jié)怎么處理呢？很簡(jiǎn)單，我們就分成兩個(gè)包處理（分割），兩個(gè)包存放不下就分割成三個(gè)包…

7.2.2）廣播：

上回說(shuō)到，廣播的作用就是用來(lái)查找接收端的 MAC 地址，從而進(jìn)行下一步的數(shù)據(jù)傳輸。注意，廣播只是一種發(fā)送數(shù)據(jù)的形式，而計(jì)算機(jī)想要知道另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的 MAC 地址是通過(guò) ARP 協(xié)議解決的，ARP 協(xié)議會(huì)在講完 IP 協(xié)議后再說(shuō)，因?yàn)樗鼤?huì)涉及到 IP 協(xié)議的一點(diǎn)內(nèi)容，現(xiàn)在講可能會(huì)有點(diǎn)亂。

如果你覺(jué)的上邊稍微有點(diǎn)亂，那怎們稍微屢一下，我們想要發(fā)送數(shù)據(jù)，首先要知道對(duì)方的唯一標(biāo)識(shí)（MAC 地址），要想知道對(duì)方的 MAC 地址，需要使用 ARP 協(xié)議，假設(shè)我們通過(guò) ARP 協(xié)議拿到了接收方的 MAC 地址。

我們開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)，將發(fā)送方的 MAC 地址和接收方的 MAC 地址封裝在數(shù)據(jù)包中，然后發(fā)送端向同一子網(wǎng)絡(luò)中（同一局域網(wǎng)）中的所有計(jì)算機(jī)發(fā)送該數(shù)據(jù)包，所有的計(jì)算機(jī)接收到該包之后，就對(duì)數(shù)據(jù)包的頭部進(jìn)行提取，提取出里邊封裝好的接收端 MAC 地址和自己的 MAC 地址作比對(duì)，如果相同，就說(shuō)明該數(shù)據(jù)包是給自己發(fā)送的，否則，就會(huì)丟棄該數(shù)據(jù)包，這個(gè)過(guò)程就是廣播的過(guò)程。

上一篇文章在這個(gè)地方留下的一個(gè)問(wèn)題就以上是在同一局域網(wǎng)中，如果不在同一局域網(wǎng)中我們?cè)趺刺幚恚课覀兤匠Ｊ褂脽o(wú)線網(wǎng)都知道每個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)都會(huì)有一個(gè)路由器，我們先通過(guò)以上的方法將數(shù)據(jù)發(fā)送到路由器，然后路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到其他局域網(wǎng)中的計(jì)算機(jī)。

7.3 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層中最重要的一個(gè)協(xié)議就是 IP 協(xié)議，我們一般發(fā)送端給服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)要知道兩個(gè)地址才能準(zhǔn)確送達(dá)到對(duì)方，分別為 IP 地址和 MAC 地址。停！stop! 上邊講到的明明知道對(duì)方的 MAC 地址就可以傳輸數(shù)據(jù)了，為什么現(xiàn)在需要兩個(gè)地址呢？你給我說(shuō)明白，說(shuō)不明白取關(guān)！

上邊確實(shí)是一個(gè) MAC 地址就可以通信，但是前提是通過(guò) ARP 協(xié)議獲得的 MAC 地址，而 ARP 協(xié)議正是利用的接收端的 IP 地址才獲取到接收端的 MAC 地址的，所以這兩個(gè)地址很重要，那么如果實(shí)現(xiàn)的，下邊會(huì)繼續(xù)講。

7.3.1）IP 協(xié)議：

IP 的數(shù)據(jù)包是直接放入到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的“數(shù)據(jù)”部分的，這樣做有一個(gè)好處就是“上層的變動(dòng)完全涉及不到下層的結(jié)構(gòu)”。然后數(shù)據(jù)包就變成這個(gè)樣子了。

 

IP 數(shù)據(jù)包也分為標(biāo)頭(Head)和數(shù)據(jù)(Data)兩部分：

• 1）標(biāo)頭：IP 數(shù)據(jù)包的標(biāo)頭是 20 ~ 60 字節(jié)，主要包括版本、IP 地址等信息；
• 2）數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度為 65515 字節(jié)。整個(gè) IP 數(shù)據(jù)包的最大總長(zhǎng)度為 65535 字節(jié)。主要存放 IP 數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容。

問(wèn)題來(lái)了，以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)部分最長(zhǎng)為 1500 字節(jié)，你把一個(gè)長(zhǎng)度為 65535 字節(jié)的 IP 數(shù)據(jù)包放到以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包匯總，不會(huì)被撐破嗎？你在逗我么？確實(shí)是呀，那我們就分割數(shù)據(jù)包吧，分割成幾個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包分開(kāi)發(fā)送。

7.3.2）AND 運(yùn)算：

IP 協(xié)議上篇文章中最重要的作用就是判斷兩個(gè)設(shè)備是否屬于同一子網(wǎng)中（同一局域網(wǎng)中）。

將兩個(gè)IP地址與子網(wǎng)掩碼分別進(jìn)行AND運(yùn)算（兩個(gè)數(shù)位都為1，運(yùn)算結(jié)果為1，否則為0），然后比較結(jié)果是否相同，如果是的話(huà)，就表明它們?cè)谕粋€(gè)子網(wǎng)絡(luò)中，否則就不是。

我們可以通過(guò) DNS 解析知道對(duì)方的 IP ，除了判斷兩個(gè)計(jì)算機(jī)是否在同一局域網(wǎng)中，還有一個(gè)作用就是然后通過(guò) ARP 協(xié)議獲取到對(duì)方的 MAC 地址。停！真想讓我取關(guān)嗎？ARP 就 TN 的說(shuō)了多少遍了，該詳細(xì)說(shuō)一下了吧？

7.3.3）ARP 協(xié)議：

前提：對(duì)方的 IP 地址是已知的，通過(guò) DNS 解析得到。

ARP 協(xié)議發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包，包含在以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包中（其中包含對(duì)方的 IP 地址，對(duì)方的 MAC 地址欄是 FF:FF:FF:FF:FF:FF）。子網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)主機(jī)都會(huì)收到這個(gè)包，然后從中取出 IP 地址與自身對(duì)比，如果兩者相同，都做出回復(fù)，向?qū)Ψ綀?bào)告自己的 MAC 地址，否則就丟棄這個(gè)包。

7.4 傳輸層

傳輸層主要涉及到兩個(gè)重要協(xié)議，UDP 和 TCP 協(xié)議，上篇講過(guò)主要用來(lái)確定端口到端口的通信，計(jì)算機(jī)中不同運(yùn)行的程序端口號(hào)不相同。

"端口"是 0 到 65535 之間的一個(gè)整數(shù)，正好 16 個(gè)二進(jìn)制位。0 到 1023的端口被系統(tǒng)占用，我們只能選用大于1023 的端口。

7.4.1）UDP 協(xié)議：

UDP 協(xié)議也分為標(biāo)頭(Head)和數(shù)據(jù)(Data)兩部分：

• 1）標(biāo)頭：標(biāo)頭的長(zhǎng)度為 8 字節(jié)。主要存放了發(fā)送和接收端口號(hào)；
• 2）數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)部分和標(biāo)頭部分的總長(zhǎng)度不超過(guò) 65535 字節(jié)，正好放進(jìn)一個(gè)IP數(shù)據(jù)包。

前邊也講過(guò)，數(shù)據(jù)包之間是包含關(guān)系的，所以 UDP 的數(shù)據(jù)包是放到 IP 數(shù)據(jù)包的“數(shù)據(jù)”部分的，IP 數(shù)據(jù)包又放在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的“數(shù)據(jù)”部分的。

 

7.4.2）TCP 協(xié)議：

TCP 和 UDP 是相同的，上一篇講了 UDP 和 TCP 的優(yōu)缺點(diǎn)，TCP 保證了網(wǎng)絡(luò)的可靠性，TCP 三次握手和四次揮手就是這部分內(nèi)容。

TCP 的數(shù)據(jù)包和 UDP 相同嵌入在 IP 協(xié)議的“數(shù)據(jù)”部分，TCP 并沒(méi)有長(zhǎng)度限制，但是為了保證傳輸效率，肯定要進(jìn)行限制的，TCP 的數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度一般不會(huì)超過(guò) IP 數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度了，保證單個(gè)的 TCP 數(shù)據(jù)包不再進(jìn)行分割。

7.5 應(yīng)用層

應(yīng)用層是最高一層，直接面向用戶(hù)，它的數(shù)據(jù)包會(huì)放在 TCP 的數(shù)據(jù)包的“數(shù)據(jù)”部分，那么整個(gè)五層的數(shù)據(jù)包就會(huì)變成一下這樣。

 

以上五層中的內(nèi)容基本講完了，我是從下到上逐層寫(xiě)的，這篇文章可以讓你入門(mén)網(wǎng)絡(luò)五層協(xié)議的基本內(nèi)容了。

8、寫(xiě)在最后

如果本文內(nèi)容看完，還是有點(diǎn)懵，那怎么辦？

可以繼續(xù)以下兩篇文章，它們應(yīng)該可以讓你內(nèi)力倍增：

《網(wǎng)絡(luò)編程懶人入門(mén)(一)：快速理解網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議（上篇）》

《網(wǎng)絡(luò)編程懶人入門(mén)(二)：快速理解網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議（下篇）》

另外，關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層和關(guān)系，可以看看下面兩圖：

 

* 上述兩張圖的清晰原圖，請(qǐng)見(jiàn)：《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議關(guān)系圖（中文珍藏版）[附件下載]》。

附錄：更多網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)資料

《TCP/IP詳解 - 第11章·UDP：用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議》

《TCP/IP詳解 - 第17章·TCP：傳輸控制協(xié)議》

《TCP/IP詳解 - 第18章·TCP連接的建立與終止》

《TCP/IP詳解 - 第21章·TCP的超時(shí)與重傳》

《技術(shù)往事：改變世界的TCP/IP協(xié)議（珍貴多圖、手機(jī)慎點(diǎn)）》

《通俗易懂-深入理解TCP協(xié)議（上）：理論基礎(chǔ)》

《通俗易懂-深入理解TCP協(xié)議（下）：RTT、滑動(dòng)窗口、擁塞處理》

《理論經(jīng)典：TCP協(xié)議的3次握手與4次揮手過(guò)程詳解》

《理論聯(lián)系實(shí)際：Wireshark抓包分析TCP 3次握手、4次揮手過(guò)程》

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議關(guān)系圖（中文珍藏版）》

《UDP中一個(gè)包的大小最大能多大？》

《P2P技術(shù)詳解(一)：NAT詳解——詳細(xì)原理、P2P簡(jiǎn)介》

《P2P技術(shù)詳解(二)：P2P中的NAT穿越(打洞)方案詳解》

《P2P技術(shù)詳解(三)：P2P技術(shù)之STUN、TURN、ICE詳解》

《通俗易懂：快速理解P2P技術(shù)中的NAT穿透原理》

《高性能網(wǎng)絡(luò)編程(一)：?jiǎn)闻_(tái)服務(wù)器并發(fā)TCP連接數(shù)到底可以有多少》

《高性能網(wǎng)絡(luò)編程(二)：上一個(gè)10年，著名的C10K并發(fā)連接問(wèn)題》

《高性能網(wǎng)絡(luò)編程(三)：下一個(gè)10年，是時(shí)候考慮C10M并發(fā)問(wèn)題了》

《高性能網(wǎng)絡(luò)編程(四)：從C10K到C10M高性能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的理論探索》

《高性能網(wǎng)絡(luò)編程(五)：一文讀懂高性能網(wǎng)絡(luò)編程中的I/O模型》

《高性能網(wǎng)絡(luò)編程(六)：一文讀懂高性能網(wǎng)絡(luò)編程中的線程模型》

《Java的BIO和NIO很難懂？用代碼實(shí)踐給你看，再不懂我轉(zhuǎn)行！》

《不為人知的網(wǎng)絡(luò)編程(一)：淺析TCP協(xié)議中的疑難雜癥(上篇)》

《不為人知的網(wǎng)絡(luò)編程(二)：淺析TCP協(xié)議中的疑難雜癥(下篇)》

《不為人知的網(wǎng)絡(luò)編程(三)：關(guān)閉TCP連接時(shí)為什么會(huì)TIME_WAIT、CLOSE_WAIT》

《不為人知的網(wǎng)絡(luò)編程(四)：深入研究分析TCP的異常關(guān)閉》

《不為人知的網(wǎng)絡(luò)編程(五)：UDP的連接性和負(fù)載均衡》

《不為人知的網(wǎng)絡(luò)編程(六)：深入地理解UDP協(xié)議并用好它》

《不為人知的網(wǎng)絡(luò)編程(七)：如何讓不可靠的UDP變的可靠？》

《不為人知的網(wǎng)絡(luò)編程(八)：從數(shù)據(jù)傳輸層深度解密HTTP》

《不為人知的網(wǎng)絡(luò)編程(九)：理論聯(lián)系實(shí)際，全方位深入理解DNS》

《網(wǎng)絡(luò)編程懶人入門(mén)(一)：快速理解網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議（上篇）》

《網(wǎng)絡(luò)編程懶人入門(mén)(二)：快速理解網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議（下篇）》

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