前言这是一篇很长很长的文章，挑战你的忍耐极限！ 一、理论五层模型互联网的实现，分为好几层，每一层都有自己特有的功能，而且每一层都靠下一层支持。用户接触到的，只是最上面的一层，我们称为应用层，要理解互联网，必须从最下层开始，自下而上的理解每一层的功能。 我们常见的网络模型，有以下三种：
它们之间的关系如下图所示  其中， 理论五层模型的结构如下图  各层的作用如下：
简单说，越下面的层，越靠近硬件；越上面的层，越靠近用户。 协议是什么每一层都是为了完成某一种功能。为了实现这些功能，需要遵守一些共同的规则，这些规则就是 互联网的每一层，都定义了很多协议。这些协议的总称，叫做 下面的内容中，我们通过每一层的功能的介绍，对每一层中的主要协议所起作用进行讲解。 二、物理层电脑要进行联网，需要把电脑通过各种设备连接进网络，设备有光缆、电缆、双绞线、无限电波等方式。  这就是 三、数据链路层1.定义物理层是用于传输信号的介质，它传输的是 这就是 2.以太网协议早期的时候，每家公司都有自己的电信号分组方式。逐渐地，一种叫做 以太网规定，一组电信号构成一个数据包，叫做 
MTU(最大传输单元)MTU是链路层对物理层的限制。
MTU对IP协议的影响由于链路层存在MTU的限制，导致网络层的报文如果超过1500字节，就必要要对其进行分片发送。
MTU对UDP协议的影响
MTU对TCP协议的影响
3.MAC地址上面我们提到，以太网数据包的标头，包含了发送者和接受者的信息。那么，发送者和接受者是如何标识呢？ 以太网规定，连入网络的所有设备，都必须具有网卡接口。数据包必须是从一块网卡，传送到另一块网卡。网卡的地址，就是数据包的发送地址和接收地址，这叫做MAC地址。  每块网卡出厂的时候，都有一个全世界独一无二的MAC地址，长度是48个二进制位，通常用12个十六进制数表示。  前6个十六进制数是厂商编号，后6个十六进制数是该厂商的网卡流水号。有了MAC地址，就可以定位网卡和数据包的路径了。 4.广播定义地址只是第一步，后面还有更多的步骤：
 上图中，5号计算机向3号计算机发送一个数据包，同一个子网络的1号、2号、3号、4号、6号计算机都会收到这个包。它们读取这个包的标头，找到接收方的MAC地址，然后与自身的MAC地址相比较，如果两者相同，就接收这个包，做进一步处理，否则就丢弃这个包。这种发送方式就叫做广播（broadcasting）。 有了数据包的定义、网卡的MAC地址、广播的发送方式，'链接层'就可以在多台计算机之间传送数据了。 四、网络层1、 网络层的由来以太网协议，依靠MAC地址发送数据。理论上，单单依靠MAC地址，成都的网卡就可以找到休斯顿的网卡了，技术上是可以实现的。 但是，这样做有一个重大的缺点。以太网采用广播方式发送数据包，所有成员人手一包，不仅效率低，而且局限在发送者所在的子网络。也就是说，如果两台计算机不在同一个子网络，广播是传不过去的。这种设计是合理的，否则互联网上每一台计算机都会收到所有包，那会引起灾难。 互联网是无数子网络共同组成的一个巨型网络，很像想象成都和休斯顿的电脑会在同一个子网络，这几乎是不可能的。  因此，必须找到一种方法，能够区分哪些MAC地址属于同一个子网络，哪些不是。如果是同一个子网络，就采用广播方式发送，否则就采用路由方式发送。（路由的意思，就是指如何向不同的子网络分发数据包，这是一个很大的主题，本文不涉及。）遗憾的是，MAC地址本身无法做到这一点。它只与厂商有关，与所处网络无关。 这就导致了网络层的诞生。它的作用是引进一套新的地址，使得我们能够区分不同的计算机是否属于同一个子网络。这套地址就叫做网络地址，简称网址。 于是，网络层出现以后，每台计算机有了两种地址，一种是MAC地址，另一种是网络地址。两种地址之间没有任何联系，MAC地址是绑定在网卡上的，网络地址则是管理员分配的，它们只是随机组合在一起。 网络地址帮助我们确定计算机所在的子网络，MAC地址则将数据包送到该子网络中的目标网卡。因此，从逻辑上可以推断，必定是先处理网络地址，然后再处理MAC地址。 2、IP协议规定网络地址的协议，叫做IP协议。它所定义的地址，就被称为IP地址。目前，广泛采用的是IP协议的第四版和第六版，分别称为IPv4和IPv6。 （1） IPv4
互联网上的每一台计算机，都会分配到一个IP地址。 这个地址分成两个部分，前一部分代表网络，后一部分代表主机。 比如，IP地址14.215.177.39，这是一个32位的地址，假定它的网络部分是前24位（14.215.177），那么主机部分就是后8位（最后的那个1）。处于同一个子网络的电脑，它们IP地址的网络部分必定是相同的，也就是说14.215.177.2应该与14.215.177.1处在同一个子网络。 但是，问题在于单单从IP地址，我们无法判断网络部分。还是以14.215.177.39为例，它的网络部分，到底是前24位，还是前16位，甚至前28位，从IP地址上是看不出来的。那么，怎样才能从IP地址，判断两台计算机是否属于同一个子网络呢？这就要用到另一个参数 子网掩码：
NAT我们知道，IPv4的地址只有32位，地球上网民数量已经远远超出这个数字，那么，为啥至今还没出现地址枯竭呢？ 因为我们还有一些技术，可以变相的缓解地址不足，比如NAT技术。 
（2） IPv6 定义：
IPv6号段划分和前缀表示法IPv6拥有128位巨大的地址空间，对于那么大的空间，也不是随意的划分，而是使用按照bit位进行号段划分。 IPv6地址结构如下图  例如RFC4291中定义了n=48， m=16，也就是子网和接口ID与各占64位。 IPv6没有子网掩码mask的概念，它支持的是子网前缀标识方法。 使用IPv6地址/前缀长度表示方法，例如：
可以看到，一个IPv6的地址有子网前缀+接口ID构成，子网前缀由地址分配和管理机构定义和分配，而接口ID可以由各操作系统实现生成。 IPv6优点IPv6是用来解决IPv4地址枯竭问题的，IPv4地址为32位，而IPv6地址为128位 除了地址数量以外，IPv6还有很多优点，例如：
（3）IPv4和IPv6的区别
4） IP协议简单总结如上所述，IP协议的作用主要有两个：
3、IP数据包根据IP协议发送的数据，就叫做IP数据包。我们直接把IP数据包直接放进以太网数据包的'数据'部分，不用修改以太网的规格。这就是互联网分层结构的好处：上层的变动完全不涉及下层的结构。 具体来说，IP数据包也分为标头和数据两个部分：其中，标头范围为20-60字节(IPv6固定为40字节)，整个数据包的总长度最大为65535字节。因此，理论上，一个IP数据包的数据部分，最长为65515字节。 如图所示，标头中20字节是固定不变的，它包含了版本、长度、IP地址等信息，另外还有可变部分的标头可选。而数据则是IP数据包的具体内容。 将它放入以太网数据包后，以太网数据包就变成了下面这样： 在以太网协议中，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。 4、ARP协议关于网络层，还有最后一点需要说明。因为IP数据包是放在以太网数据包里发送的，所以我们必须同时知道两个地址，一个是对方的MAC地址，另一个是对方的IP地址。通常情况下，对方的IP地址是已知的，但是我们不知道它的MAC地址。所以，我们需要一种机制，能够从IP地址得到MAC地址。 这里又可以分成两种情况：
总之，有了ARP协议之后，我们就可以得到同一个子网络内的主机MAC地址，可以把数据包发送到任意一台主机之上了。 ARP攻击ARP攻击是利用ARP协议设计时缺乏安全验证漏洞来实现的，通过伪造ARP数据包来窃取合法用户的通信数据，造成影响网络传输速率和盗取用户隐私信息等严重危害。 ARP攻击主要是存在于局域网网络中，局域网中若有一台计算机感染ARP木马，则感染该ARP木马的系统将会试图通过“ARP欺骗”手段截获所在网络内其它计算机的通信信息，并因此造成网内其它计算机的通信故障。 局域网中比较常见的ARP攻击包括：上网时断时续，拷贝文件无法完成，局域网内的ARP包激增。出现不正常的MAC地址，MAC地址对应多个IP地址，网络数据发不出去了，网上发送信息被窃取，个人PC中毒局域网内MAC地址泛洪使MAC地址缓存表溢出等问题。据包的协议地址不匹配，从而在网络中产生大量的ARP。 在局域网环境中，ARP攻击是主要的安全威胁，在传统网络中主要是通过静态绑定的方式来解决，但是这种方式限制了网络扩展的易用性。 五、传输层1、传输层的由来有了MAC地址和IP地址，我们已经可以在互联网上任意两台主机上建立通信。 接下来的问题是，同一台主机上有许多程序都需要用到网络，比如，你一边浏览网页，一边与朋友在线聊天。当一个数据包从互联网上发来的时候，你怎么知道，它是表示网页的内容，还是表示在线聊天的内容？ 也就是说，我们还需要一个参数，表示这个数据包到底供哪个程序（进程）使用。这个参数就叫做端口（port），它其实是每一个使用网卡的程序的编号。每个数据包都发到主机的特定端口，所以不同的程序就能取到自己所需要的数据。 端口是0到65535之间的一个整数，正好16个二进制位。0到1023的端口被系统占用，用户只能选用大于1023的端口。不管是浏览网页还是在线聊天，应用程序会随机选用一个端口，然后与服务器的相应端口联系。 传输层的功能，就是建立端口到端口的通信。相比之下，网络层的功能是建立主机到主机的通信。只要确定主机和端口，我们就能实现程序之间的交流。因此，Unix系统就把主机+端口，叫做套接字（socket）。有了它，就可以进行网络应用程序开发了。 2、UDP协议:用户数据报协议现在，我们必须在数据包中加入端口信息，这就需要新的协议。最简单的实现叫做UDP协议，它的格式几乎就是在数据前面，加上端口号。 UDP数据包，也是由标头和数据两部分组成： 如图所示，UDP的标头固定为8字节，包含了16位源端口和16位目的端口，以及16位的UDP长度和16位的UDP检验和。然后，把整个UDP数据包放入IP数据包的数据部分，而前面说过，IP数据包又是放在以太网数据包之中的，所以整个以太网数据包现在变成了下面这样： UDP数据包非常简单，标头部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。 UDP中一个包的大小最大能多大
3、TCP协议：传输控制协议UDP协议的优点是比较简单，容易实现，但是缺点是可靠性较差，一旦数据包发出，无法知道对方是否收到。为了解决这个问题，提高网络可靠性，TCP协议就诞生了。这个协议非常复杂，但可以近似认为，它就是有确认机制的UDP协议，每发出一个数据包都要求确认。如果有一个数据包遗失，就收不到确认，发出方就知道有必要重发这个数据包了。 因此，TCP协议能够确保数据不会遗失。它的缺点是过程复杂、实现困难、消耗较多的资源。 如图所示，TCP标头在20-60字节之间，除了源端口号和目的端口号之外，还包含了序号、确认号等各种信息，用于保证可靠连接与数据重发。 TCP数据包和UDP数据包一样，都是内嵌在IP数据包的数据部分。TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。 六、应用层应用程序收到传输层的数据，接下来就要进行解读。由于互联网是开放架构，数据来源五花八门，必须事先规定好格式，否则根本无法解读。应用层的作用，就是规定应用程序的数据格式。 举例来说，TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了应用层。这是最高的一层，直接面对用户。它的数据就放在TCP数据包的数据部分。 因此，现在的以太网的数据包就变成下面这样： 结语我只想说，读到这里的，都是 点个 来源于：https:///post/6876860213991833613#heading-15 |
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