一、什么是互联网协议及为何要有互联网协议?

     互联网协议:为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合,主要负责通过网络连接在数据源主机和目的主机间传送数据包。

    因为协议是用来描述进程之间信息交换数据时的规则术语。在计算机网络中，两个相互通信的实体处在不同的地理位置，其上的两个进程相互通信，需要通过交换信息来协调它们的动作和达到同步，而信息的交换必须按照预先共同约定好的过程进行。所以必须要有网络协议.

二、osi七层协议

互联网协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层

 每层运行常见物理设备

应用层：用户的应用程序和网络之间的接口老板，用户使用的都是应用程序，均工作于应用层，互联网是开发的，大家都可以开发自己的应用程序，数据多种多样，必须规定好数据的组织形式；

应用层功能：规定应用程序的数据格式。

会话层: 允许用户使用简单易记的名称建立连接 相当于公司中收寄信、写信封与拆信封的秘书

表示层: 协商数据交换格式 相当公司中简报老板、替老板写信的助理

传输层： 提供终端到终端的可靠连接相当于公司中跑邮局的送信职员；传输层功能：建立端口到端口的通信；补充：端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口

网络层：使用权数据路由经过大型网络相当于邮局中的排序工人；网络层由来：有了ethernet、mac地址、广播的发送方式，世界上的计算机就可以彼此通信了，问题是世界范围的互联网是由一个个彼此隔离的小的局域网组成的，那么如果所有的通信都采用以太网的广播方式，那么一台机器发送的包全世界都会收到，这就不仅仅是效率低的问题了，这会是一种灾难

上图结论：必须找出一种方法来区分哪些计算机属于同一广播域，哪些不是，如果是就采用广播的方式发送，如果不是，

就采用路由的方式（向不同广播域／子网分发数据包），mac地址是无法区分的，它只跟厂商有关

网络层功能：引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址

IP协议：

• 规定网络地址的协议叫ip协议，它定义的地址称之为ip地址，广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示
• 范围0.0.0.0-255.255.255.255
• 一个ip地址通常写成四段十进制数，例：172.16.10.1

 ip地址分成两部分

 网络部分：标识子网

• 主机部分：标识主机

 注意：单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类，从网络部分或主机部分都无法辨识一个ip所处的子网

 例：172.16.10.1与172.16.10.2并不能确定二者处于同一子网

 子网掩码

 所谓”子网掩码”，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。比如，IP地址172.16.10.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。

 知道”子网掩码”，我们就能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0），然后比较结果是否相同，如果是的话，就表明它们在同一个子网络中，否则就不是。

 比如，已知IP地址172.16.10.1和172.16.10.2的子网掩码都是255.255.255.0，请问它们是否在同一个子网络？两者与子网掩码分别进行AND运算，

 172.16.10.1：10101100.00010000.00001010.000000001

 255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

 AND运算得网络地址结果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

 172.16.10.2：10101100.00010000.00001010.000000010

 255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

 AND运算得网络地址结果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

 结果都是172.16.10.0，因此它们在同一个子网络。

 总结一下，IP协议的作用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络。

 ip数据包

 ip数据包也分为head和data部分，无须为ip包定义单独的栏位，直接放入以太网包的data部分

 head：长度为20到60字节

 data：最长为65,515字节。

 而以太网数据包的”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。 

  ARP协议

 arp协议由来：计算机通信基本靠吼，即广播的方式，所有上层的包到最后都要封装上以太网头，然后通过以太网协议发送，在谈及以太网协议时候，我门了解到

 通信是基于mac的广播方式实现，计算机在发包时，获取自身的mac是容易的，如何获取目标主机的mac，就需要通过arp协议

 arp协议功能：广播的方式发送数据包，获取目标主机的mac地址

 协议工作方式：每台主机ip都是已知的

 例如：主机172.16.10.10/24访问172.16.10.11/24

 一：首先通过ip地址和子网掩码区分出自己所处的子网

 二：分析172.16.10.10/24与172.16.10.11/24处于同一网络(如果不是同一网络，那么下表中目标ip为172.16.10.1,通过arp获取的是网关的mac) 

三：这个包会以广播的方式在发送端所处的自网内传输，所有主机接收后拆开包，发现目标ip为自己的，就响应，返回自己的mac

 数据链路层：决定访问网络介质的方式，在此层将数据分帧，并处理流控制。本层 指定拓扑结构并提供硬件寻 址。相当于邮局中的装拆箱工人；数据链路层由来：单纯的电信号0和1没有任何意义，必须规定电信号多少位一组，每组什么意思；数据链路层的功能：定义了电信号的分组方式

 以太网协议：

 早期的时候各个公司都有自己的分组方式，后来形成了统一的标准，即以太网协议ethernet

 ethernet规定

 一组电信号构成一个数据包，叫做‘帧’

• 每一数据帧分成：报头head和数据data两部分

 head包含：(固定18个字节)

 发送者／源地址，6个字节

• 接收者／目标地址，6个字节
• 数据类型，6个字节

 data包含：(最短46字节，最长1500字节)

 数据包的具体内容

 head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送

 mac地址：

 head中包含的源和目标地址由来：ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡，发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即mac地址

 mac地址：每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址，长度为48位2进制，通常由12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号）

 物理层：将数据转换为可通过物理介质传送的电子信号 相当于邮局中的搬运工人；物理层由来：上面提到，孤立的计算机之间要想一起玩，就必须接入internet，言外之意就是计算机之间必须完成组网

物理层功能：主要是基于电器特性发送高低电压(电信号)，高电压对应数字1，低电压对应数字0

 三、用户上网流程

1.本机获取

• 本机的IP地址：192.168.1.100
• 子网掩码：255.255.255.0
• 网关的IP地址：192.168.1.1
• DNS的IP地址：8.8.8.8

2.打开浏览器，想要访问Google，在地址栏输入了网址：www.google.com。

3.dns协议(基于udp协议)

 PS：http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html （详细资料参考老师博客）

Day 3 （05/22）