网络协议学习笔记2

带着4个问题学习：

1.TCP在进行三次握手的时候，IP层和MAC层对应都有什么操作呢？

2.学习第三层的时候会提到，IP协议里面包含目标地址和源地址。第三层往往还会学习路由协议，路由是中转站，我们从原始地址A到目标地址D，中间经过两个中转站A->B->C->D，是经过路由转发的。

那么，A知道自己的下一个中转站是B，应该把B的IP地址放在哪里呢？B知道自己的下一个中转站是C，从B发出来的包，应该把C的IP地址放在哪里呢？如果放在IP协议中的目标地址，那包到了中转站，怎么知道最终的目的地址是D呢？

3.经常听说二层设备，三层设备。二层设备处理的通常是mac层的东西，那我发送一个HTTP包，是在第七层工作的，那是不是不需要经过二层设备？即便经过了，二层设备是否处理？或者说，二层设备处理的包里，有没有HTTP层的内容？

 4.综合问题。从你的电脑，经过ssh登陆到公有云主机里，都需要经历哪些过程？

网络为什么要分层?

复杂的程序都要分层，这是程序设计的要求。比如：复杂的电商还会分数据库层、缓存层、compose层、controller层和接入层，每一层专注做自己本层的事情。

程序是如何工作的？

当一个网络包从一个网口经过的时候，你看到了，首先要看看要不要请进来，处理一把。有的网口配置了混杂模式，凡事经过的，全部拿进来。

拿进来之后，就要交给一段程序处理。于是，你调用process_layer2(buffer)。当然，这是一个假的元素，你知道有这个函数。

这个函数中，摘掉二层的头，看一看，应该根据头里面的内容做什么操作。

假如mac地址与自己的相同，那证明是这个包是发给自己的，于是调用process_layer3(buffer)。这个时候，buffer里面已经没有二层的头了，因为在上一个函数中处理的过程已经拿掉了，或者将开始的偏移量移动了一下。在这个函数里，摘掉三层的头，看看到底是发给自己的，还是希望转发出去。

如何判断呢？ 如果ip地址不是自己的，就转发出去，如果ip是自己的，那就是发给自己的。根据ip头里面的标示，拿掉三层的头，进行下一层的处理，到底是调用process_tcp还是process_udp呢?

假设这个地址是tcp的，则会调用process_tcp(buffer).这时候buffer里面没有三层的头，就需要查看四层的头，看这是一个发起，还是一个应答，又或者是一个正常的数据包，然后分别由不同的逻辑进行处理。如果是发起或者应答，接下来可能要发送一个回复包；如果是一个正常的数据包，就需要交给上层了。交给谁呢？是不是有process_http(buffer)呢？

没有的，如果你是一个网络包处理程序，你不需要process_http(buffer)，而是应该交给应用去处理。交给哪个应用呢？在四层的头里面有端口号，不同的应用监听不同的端口号。如果发现浏览器应用在监听这个端口，那你发给浏览器就行了。至于浏览器怎么处理，和你没有关系哦。

浏览器自然是解析HTML，显示出页面来。电脑的主人看到页面很开心，就点了鼠标。点击鼠标的动作被浏览器捕获。浏览球知道，又要发起另一个HTTP请求了，于是使用端口号，将请求发给你。

你应该调用send_tcp(buffer).不用说，buffer里面就是HTTP请求的内容。这个函数里面加一个TCP的头，记下源端口号。浏览器会给你目的的端口号，一般为80端口。

然后调用send_layer3(buffer).buffer里面已经有HTTP的头和内容，以及tcp的头。在这个函数里面加一个ip的头，记录下源ip的地址和目标ip的地址。

然后调用send_layer2(buffer)。buffer里面已经有了HTTP的头和内容，tcp的头，以及ip的头。这个函数里面要加一下Mac的的头，记录下源mac地址，得到的是本机器的mac地址和目标mac地址。不过，这个还要看当前知道不知道，知道就直接加上；不知道就通过一定的协议处理过程，找到mac地址。反正要填一个，不能空着。

万事具备，只要buffer里面的内容完整，就可以从网口发出去了，你作为一个程序的任务就算告一段落了。

揭秘层与层之间的关系

知道了这个过程之后，我们再来看一看原来困惑的问题。

首先是分层的比喻。所有不能表示出层层封装含义的比喻，都是不恰当的。

总经理握手，不需要员工在吧，总经理之间谈什么，不需要员工参与吧，但是网络世界不是这样的，。正确的应该是，总经理之间沟通的时候没，经理将总经理放在自己兜里，然后组长把经理放自己兜里，员工把组长放自己兜里，像套娃一样。现实生活中，往往是员工说一句，组长补充两句，经理补充两句，总经理补充两句。在网络时间里，则是相反的。

那TCP在三次握手的时候，ip层和mac层在做什么呢？当然是tcp每发送一个消息，都会带着ip层和mac层了。因为tcp每发送一个消息，ip层和mac层的所有机制都要运行一遍。而你只看到了tcp3次握手，其实，ip层和mac层也忙活了很久。

这里要记住一点，只要是在网络层上跑的包，都是完整的。可以有下层没上层，绝对不可能有上层没下层。

所以，对tcp协议来说，3次握手也好，重试也好，只要想发出去包，就要用ip层和mac层，不然是发不出去的。

经常有人问，我都知道那台机器的ip地址了，直接给他发消息呗，干嘛还要mac地址。  这里的关键是，没有mac地址消息是发不出去的。

所以如果一个HTTP协议的包跑在网络上，他一定是完整的。无论这个包经过哪些设备 ，他都是完整的。

所谓的二层设备、三层设备，都是这些设备上跑的程序不同而已。一个HTTP协议的包经过一个二层设备，二层设备收进去的是整个网络包。这里面HTTP，TCP，IP，MAC都有。什么叫二层设备呀，就是只把mac头摘下来，看看到底是丢弃、转发、还是自己留着。那什么是三层设备呢？就是把mac头摘下来之后，再把ip头摘下来，看看到底是丢弃、转发、还是自己留着。

小结：

1.始终想想自己是一个处理网络包的程序：如何拿到网络包，如何根据规则进行处理，如何发出去

2.始终牢记一个原则：只要是在网络上跑的包，都是完整的。可以有下层没上层，绝不可以有上层没下层。