Internet网络原理
起源:
因特网相比局域网和广域网,它的一个更大的问题是他怎样满足,更多,更大范围内的用户使用.
Internet实际上要解决地最大的问题是和广域网类似的,它要解决数据的传输,或者是路由问题,
它牵扯的流量更多,数据包更大,它该怎样解决路由问题,让数据包从源节点迅速到达目的节点,是它首要解决的任务,第二,Inter网的使用人数多,范围广,在传输数据或者进行路由的过程中,产生丢包的现象,所以在路由的基础上,我们要求它可靠地进行传输,
在Internet上,我们要进行路由的前提是我们给每个节点一个逻辑上的唯一标识(ip地址),【而对于一个广播式的网络，比如以太网，用的是物理上的网卡地址】,路由器的转发,它是按照不同的网络来进行转发的,我们会在ip地址里面显示它位于哪个网络,主机在网络的哪个位置,这些信息是在物理地址上没有的,网卡地址是由厂家给的唯一标识,它的出厂信息并不含有在网络上数据传输的逻辑信息,
网络层协议—IP协议
面向连接和无连接
无连接的服务(邮寄), 通信双方不需要事先建立一条通信线路，而是把每个带有目的地址的包（报文分组）送到线路上，由系统选定路线进行传输。IP、UDP协议就是一种无连接协议，邮政系统是一个无连接的模式。 [无连接传输:时效性更好]
对于面向连接的服务(电话), 发送信息的源计算机必须首先与接收信息的目的计算机建立连接.（就是通信双方在通信时，要事先建立一条通信线路，其过程有建立连接、使用连接和释放连接三个过程。） 这种连接是通过三次握手(three hand shaking)的方式建立起来的. 一旦连接建立起来, 相互连接的计算机就可以进行数据交换.面向连接的服务是以连接标识符来表示源地址和目的地址的. 面向连接的服务是可靠的, 当通信过程中出现问题时, 进行通信的计算机可以得到及时通知。
两者的区别：
IP协议中数据报数据传输的过程：
[ip协议]
对于数据报而言，意味着它所要发送的所有数据的分组，是每一次要独立地经过路由，然后进行数据的传送， 假设这个路由器在一个节点转发数据的时候，它受到两个ip分组,如果采用数据报的方式,当这个Ip分组到达的时候,就会为它根据路由表来查找,把它送到对应的目标地址,数据包有可能按照当时的网路的流量情况,选择了两条不同的线路,分别传输这两个分组,它带来的问题是,两个分组到达的先后顺序有可能发送的顺序不一样.因为它不是建立连接之后依次的发送,而是两个独立的来进行路由,所以会有可能造成先后的不一致,也有可能在传输的过程中,某一个分组的会丢失,比如在路由的某一个节点发生了故障,会造成某些分组不能够正常的抵达.它无法保证数据的有序或者可靠地到达目的节点.
而有数据就发送,节省了数据建立连接的一个过程,可以提高数据传输的一个速率,
另外,
ip协议中它的一个主要的功能是去标定地址是怎样划分的,即ip地址的一个命名规范,以及它的使用,
ip地址
ip地址的组成
在路由的时候,只用到了网络号,主机之间能够通信,必须在同一子网内,否则需要路由器实现互连
Ip分组转发
路由器的转发
与IP地址相关的一组协议-ARP协议
(每个电脑都会存放一张ARP表)
发出去的一个arp包,实际上意味着携带了自身的目的地址和ip地址.
主机一开机,它就会把它的MAC地址和它的ip地址绑定广播出去,这样,所有网络号的主机都记录了其它的节点的ip地址和mac地址的映射,如果说在一定时间内,这个主机关机了,相应的arp表就会把这样的一条记录给删掉.
如果A他要找一个10.10.5的主机的MAC地址,数据在发送的时候是从网络层再到链路层的,最终要找到某一台机器必须要知道它的MAC地址是什么,这是通过ARP协议获得的,它会发一个ARP包,它要询问主机对应的MAC地址,那显示就是在广播/在广播域了,那么广播域上面的所有主机就会收到这样一个ARP的请求包,假设C匹配,它就会发送给原主机A一个ARP的响应包,这时候就携带了它的MAC地址和IP地址反馈给A,A根据反馈的信息,更新或形成ARP表.
为什么需要ARP协议来完成IP地址和MAC地址的映射
自顶向下的发送到每一层,需要加每一层的头部,在运输层需要加TCP的头,在网络层要加IP头,(源IP地址和目的IP地址),到链路层之后,要加上帧头和帧尾,在MAC层,帧头主要加的信息是源MAC地址和目的MAC地址,(IP地址是在路由的时候使用的),B在接收端,它会在网线网卡接收上来,需要把原来加的头逐层的剥离掉.
常指的网关就是路由器的默认IP地址
TCP/IP协议也会根据子网掩码(255.255.255.0)判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。
首先A往B发送数据,他需要测试目的IP是否在本子网内,比如我给它A和B的地址,在设置TCP/IP的时候单独给一个IP地址是没有丝毫用处的,因为你不知道里面的网络号和主机号,必须要给定一个子网掩码(子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上),
情况一.在同一子网内,首先取出它的IP地址,因为在网络层,判断是否在本子网内,用;它的IP地址和掩码做相与的运算,如果是的话,下面就会用到ARP协议,因为数据发送需要用到链路层,获得目的IP的MAC地址.
如果A上面有它的ARP表,如果表本身有记录,对应B的MAC地址,那么直接封装就可以了,如果A的ARP表上没有记录,这时候我们就要用到ARP协议,发送一个ARP请求包,问一下目的节点的MAC地址是多少,因为在同一网段,B收到信息后把MAC地址传给A,A就可以把它的MAC地址封装在它的IP分组的头部构成一个数据链路层的帧,发送出去,就相当于广播出去了.
情况二,不在同一网段,这时候我们没有办法通过广播来获得目的地址,(ARP就是一种广播的方式),意味着没办法把他分装成一个帧,如果不在一个子网内,首先读取本机设置的网关IP,也就是说先通过ARP协议获得网关的MAC地址.
到达网关后:
(路由器所做的事情是接收数据,查找路由表然后把他发送出去)
IP层协议之一 ICMP协议
ICMP协议是IP协议的补充协议(针对网络层),因为IP协议有一个特点,它是无连接的数据报的传输协议,它无法解决ip在分组传送的过程中出现的差错,比如说传错了,或者没有正确的到达目的节点,所以引入了ICMP协议来发送差错和控制信息,在IP路由的过程中,如果是主机或路由器本身发生了一些异常,网络流量太大导致路由性能下降或异常.会通过ICMP协议发送信息.
它发送的不是一些有效的IP数据,而是用于差错控制的一些信息,判断属于哪一种差错.
给源端发送一个ICMP的包,告诉源节点,这时候目的节点是不可达的,它只能选择其他路径,或者是等路径修复之后再去发送,
超时:当生存期字段为零的时候分组丢弃,我们把它称为超时,在IP头里面有一项生存期TTL: ip分组在网络传输的最长时间,有经过路由器的调数决定,每经过一个路由器,TTL减1,当TTL为零的时候就是为超时.
PING实际就是发送一个ICMP的回声请求消息给目的方.
Internet路由协议
① 互联网的范围过于庞大,需要划分相对较小的自制系统进行管理
②划分成若干块的话,路由规模就会减小,查询的速度就会提高.