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网络编程——互联网协议知识(二)

2019年05月18日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2958字 ⁄ 字号 评论关闭
对于上一篇互联网协议入门(一),主要描述的是从网络分层模型的最下端往上进行分析的,所以互联网入门(二)就是主要站在用户的角度来看待一个简单的网络传输过程。
用户上网的配置
(1)静态IP
当我们拿到一台新的电脑时,往往就会急急忙忙的拿出来赶紧上网,但是这是的电脑是不能上网的。因为在此之前,通常必须做进行网络的配置,这里有四个重要的参数,你要把这些参数进行配置后才可以用计算机连上网:
*本机的IP地址
*子网掩码
*网关的IP地址
*DNS的IP地址
在linux下配置IP、子网掩码、网关、DNS的IP:
Ip和子网掩码执行命令:ifconfig eth0 192.168.1.123 netmask255.255.255.0
网关的设定执行命令:route add default gw 192.168.1.3
配置DNS:DNS一般在/etc/resolv.conf里面,用编辑器打开进行添加
如:nameserver8.8.8.8
这四个参数缺一不可。由于它们是给定的,计算机每次开机,都会分到同样的IP地址,所以这种情况被成为“静态IP地址上网”。
但是,这样的设置很专业,对于普通的用户不是很懂如何来进行设置,而且如果一台电脑的IP保持不变,其它的电脑就不能使用这个地址,不够灵活。处于这些原因大多数用户是用的是“动态IP地址上网”。
(2)动态IP地址
所谓的动态IP地址,是指计算机开机后,会自动分配到一个IP地址,不用人为的去设定。它使用的协议做DHCP协议。(动态主机设置协议是一个局域网的网络协议,使用UDP协议工作,主要有两个用途:给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址,给用户或者内部网络管理员作为对计算机中央管理的手段)
这个协议规定,每一个子网络中,有一台计算机负责管理本地我那里的所有IP地址,它叫做“DHCP服务器”。新的计算机加入网络,必须向“DHCP服务器”发送一个”DHCP请求”数据包,申请IP地址和相关的网络参数。前面说过,如果两台计算机在同一个子网络,必须知道对方的MAC地址和IP地址,才能发送数据包。但是,新加入的计算机不知道这两个地址,怎么发送数据包呢?DHCP协议做了一些巧妙的规定。
(3)DHCP协议
首先,它是一种应用层协议,建立在UDP协议之上,所以整个数据包是这样的:

*最前面的"以太网标头",设置发出方(本机)的MAC地址和接收方(DHCP服务器)的MAC地址。前者就是本机网卡的MAC地址,后者这时不知道,就填入一个广播地址:FF-FF-FF-FF-FF-FF。
*后面的"IP标头",设置发出方的IP地址和接收方的IP地址。这时,对于这两者,本机都不知道。于是,发出方的IP地址就设为0.0.0.0,接收方的IP地址设为255.255.255.255。
*最后的"UDP标头",设置发出方的端口和接收方的端口。这一部分是DHCP协议规定好的,发出方是68端口,接收方是67端口。
这个数据包构造完成后,就可以发出了。以太网是广播发送,同一个子网络的每台计算机都收到了这个包。因为接收方的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF,看不出是发给谁的,所以每台收到这个包的计算机,还必须分析这个包的IP地址,才能确定是不是发给自己的。当看到发出方IP地址是0.0.0.0,接收方是255.255.255.255,于是DHCP服务器知道"这个包是发给我的",而其他计算机就可以丢弃这个包。
接下来,DHCP服务器读出这个包的数据内容,分配好IP地址,发送回去一个"DHCP响应"数据包。这个响应包的结构也是类似的,以太网标头的MAC地址是双方的网卡地址,IP标头的IP地址是DHCP服务器的IP地址(发出方)和255.255.255.255(接收方),UDP标头的端口是67(发出方)和68(接收方),分配给请求端的IP地址和本网络的具体参数则包含在Data部分。新加入的计算机收到这个响应包,于是就知道了自己的IP地址、子网掩码、网关地址、DNS服务器等等参数。
访问网页的是个实例
本机参数
* 本机的IP地址:192.168.100.101
* 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
然后打开浏览器,想要访问baidu,


这就意味着,浏览器要向baidu发送一个网页请求的数据包
二、DNS协议
我们知道,发送数据包,必须要知道对方的IP地址。但是,现在,我们只知道网址www.baidu.com,不知道它的IP地址。DNS协议可以帮助我们,将这个网址转换成IP地址。已知DNS服务器为8.8.8.8,于是我们向这个地址发送一个DNS数据包(53端口)。

然后,DNS服务器做出响应,告诉我们baidu的IP地址是119.75.218.77。于是,我们知道了对方的IP地址。
三、子网掩码
接下来,我们要判断,这个IP地址是不是在同一个子网络,这就要用到子网掩码。
已知子网掩码是255.255.255.0,本机用它对自己的IP地址192.168.100.101,做一个二进制的AND运算(两个数位都为1,结果为1,否则为0),计算结果为192.168.100.0;然后对baidu的IP地址119.75.218.77也做一个AND运算,计算结果为119.75.218.0。这两个结果不相等,所以结论是baiu与本机不在同一个子网络。因此,我们要向baidu发送数据包,必须通过网关192.168.1.1转发,也就是说,接收方的MAC地址将是网关的MAC地址。
四、HTTP协议
浏览网页用的是HTTP协议,它的整个数据包构造是这样的:
我们假定这个部分的长度为4960字节,它会被嵌在TCP数据包之中。
五、TCP协议
TCP数据包需要设置端口,接收方(Google)的HTTP端口默认是80,发送方(本机)的端口是一个随机生成的1024-65535之间的整数,假定为51775。TCP数据包的标头长度为20字节,加上嵌入HTTP的数据包,总长度变为4980字节。
六、 IP协议
然后,TCP数据包再嵌入IP数据包。IP数据包需要设置双方的IP地址,这是已知的,发送方192.168.100.101(本机),接收方是119.75.218.77。P数据包的标头长度为20字节,加上嵌入的TCP数据包,总长度变为5000节。
七、以太网协议
最后,IP数据包嵌入以太网数据包。以太网数据包需要设置双方的MAC地址,发送方为本机的网卡MAC地址,接收方为网关192.168.1.1的MAC地址(通过ARP协议得到)。
以太网数据包的数据部分,最大长度为1500字节,而现在的IP数据包长度为5000字节。因此,IP数据包必须分割成四个包。因为每个包都有自己的IP标头(20字节),所以四个包的IP数据包的长度分别为1500、1500、1500、560。
 服务器端响应
经过多个网关的转发,baidu的服务器119.75.218.77,收到了这四个以太网数据包。
根据IP标头的序号,baidu将四个包拼起来,取出完整的TCP数据包,然后读出里面的"HTTP请求",接着做出"HTTP响应",再用TCP协议发回来。
本机收到HTTP响应以后,就可以将网页显示出来,完成一次网络通信。

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