计算机网络--tcp/ip分层模型 前3层

参考

低并发编程 公众号

分层

常用的分层方式有3种：iso7层模型、 tcp/ip4层模型、 通用5层模型

通用5层模型： 物联网输用（物联网叔用）。下面主要介绍前3层。

前3层总结

层次	设备	介绍	携带了哪些数据
物理层	集线器（收到信息广播出去，可以减少连线）	集线器把信息广播出去，其他电脑收到消息判断是不是给自己的
数据链路层	交换机（内部维护映射表： mac地址-端口）	交换机可以判断给谁，不用广播给所有人了。 这样组成的是以太网。 映射表的构建：交换机发给所有人，有回复的是目标端口。 可以把多个交换机连起来扩大网络：每台交换机需要记住每个mac地址在哪个端口，因此映射表会很大。	源mac目标mac、数据包。数据称为帧
网络层（ip协议）	路由器（每个端口都有mac地址和ip地址，负责转发）	同一子网通信：不经过路由器 不同子网的AB通信：数据先从A到路由器，再由路由器到B。 子网：ip地址和子网掩码并运算后相同的在一个子网。	源mac目标mac、源ip目标ip，数据称为数据报

A怎么判断发给路由还是直接给B：
例如：A的ip是192.168.0.1 想发送给B：192.168.1.1，由于子网掩码是225.225.225，发现AB不在一个子网，因此A修改目标为路由器（默认网关）：192.168.0.254。后面从路由器到B的传输就是路由器的事了。

路由器怎么找B：
路由表：用于B的目的ip地址到端口（走哪个口出去）的映射。这个表的格式： 目标子网ip-下一跳-端口编号。如 “192.168.0.0/24 - 0端口” 表示192.168.0.XXX的发送到0端口。如果目标子网ip没有和路由器之间相连，中间隔了一个路由器。下一跳就会是该路由器的ip。如“192.168.2.0/24 - 192.168.0.5”“ 192.168.0.5-端口2”
路由表怎么来：路由算法+人工配置

A不知道同一个子网的B的mac地址怎么发给B：
arp协议。A的电脑里有一张 ip-mac 的表。同样的，路由器发给交换机时也要知道B的mac地址，所以路由器也有一张arp表（记录和它相连的交换机相连的电脑的ip-mac）。
表怎么建立：A广播arp请求，B收到后给A响应。

注意：数据中始终包含 A的mac和ip地址以及B的ip地址。只有一个目标mac地址在变化：可能是B也可能是某个路由器。

总结：

通过这3层，数据可以发送给任意ip的电脑了。

总结这3层的协议：

层数	协议
物理层	不重要
数据链路层	不重要
网络层	ip协议、ARP、RARP、ICMP、IGMP

ip协议

特点

无连接：不维护数据报的链路状态信息。即数据报之间没有关系。

ip头部-ipv4

第1部分：

版本号（4）：说明是ipv4还是ipv6
IHL（4）：规定ip头部长度，其值最大为15，因此ip头部最大是15*32bit，也就是60字节。头部长度一般是20字节，所以这个值一般是5，分成5部分，每部分个4字节
DS（6）：区分服务，用于指定优先级（低的后发或丢弃）。标记给路由器做处理
ECN（2）：拥塞指示，用于tcp拥塞控制？
总长度（16）；整个数据包的长度（头+数据。单位：字节），最大是65535字节。因为底层协议可能填充（或切片），所以要指定长度。

第2部分：
标识（16）：数据报的编号，前面说过数据报无连接。不保证接收顺序。所以要编号以便传输层将多个ip数据报拼接起来。
标志（3）：第1位不用。第2位为1表示禁止路由器分段。第3位为1表示上层数据分段了，且我不是最后一段。
头部偏移（13）：用于分片功能。说明当前分片恢复时放在偏移量为多少的位置（单位字节）。

第3部分：
生存期（8）：数据包可以经过的路由器上限，如64，255。每经过一个路由就减1，并更新校验和。
协议（8）：表示数据部分的类型，如6（tcp），17（udp）。
头部校验和（16）：确保头部没出错

第4、5部分
源ip（32）
目标ip（32）

比特发送顺序：大端，即先0-7, 然后8-15 等等

ip头部-ipv6

数据前面可能有多个头部。头部链后面才是数据。
没有校验和：不校验头部，交给高层.

头部固定40字节长，前面8字节是其他信息，后面32字节是ip。看看前8个字节

版本号（4）：值是6，表示ipv6
DS（6）：同上
ECN（2）：同上
流标签（20）：？？？

负载长度（16）：数据+扩展头部长度，如果没有扩展头部，就是tcp/udp数据的长度，最大64kb.
下一个头部（8）：指定下一个扩展头部的存在性和类型。如59表示没有下一个。6表示tcp头部。
跳数限制（8）：类似于生命周期

后面是：源ip（128位）目标ip（128）