互联网协议入门(二)

前篇提到互联网协议是怎样从硬件往上一层一层包装数据,这篇主要讲讲从用户角度看互联网协议充当的角色…

前文从宏观上讲了互联网协议的分层,以及每一层的角色。但遗留了一个小问题。下面我们来讲讲这个问题,以及从用户的角度如何理解互联网协议。

遗留问题

当发送者与接收者不在同一个子网络时,如何得到接收者的mac地址呢?
两台主机不在一个子网络的情况
上图中,1号电脑要向4号电脑发送一个数据包。它先判断4号电脑是否在同一个子网络,结果发现不是(后文介绍判断方法),于是就把这个数据包发到网关A。网关A通过路由协议,发现4号电脑位于子网络B,又把数据包发给网关B,网关B再转发到4号电脑。

上网必备的四个参数

这四个参数就相当于互联网世界的身份证。有了这个身份证,我们才能给别人发消息,也才能让别人找到我。
这个身份证包含的信息有:DNS的IP地址、网关的IP地址、本机的IP地址、子网的掩码(可以理解为省市区)。

如果我们给每一台计算机配置上述四个参数(即静态IP上网)会存在两个问题:① 这般配置对于普通用户来说太过专业,让人望而生畏;② 这几个参数一旦被一个人占用,那么其他人便不能使用。

动态IP地址

基于静态IP的缺陷,大多数人使用的还是动态IP地址的方式上网。而动态地给计算机分配IP地址,需要用到DHCP协议(一种应用层协议,建立在UDP协议之上)。

这个协议规定,每一个子网络中,有一台计算机负责管理本网络的所有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。

从互联网协议的角度来看我们访问网页的过程

  1. 根据网址查询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Google的IP地址是172.194.72.105。于是,我们知道了对方的IP地址。

  2. 判断本机与对方的IP地址是否在同一个子网络:
    根据子网掩码(子网掩码在何时拿到的?)分别与本机IP、对方IP做ADN运算,最终判断本机与对方的IP地址是否在同一个子网络

  3. 将http数据包的全部内容嵌入到TCP协议的数据包中(TCP协议的数据包实际上含有多个标头与该http请求的全部内容)

  4. 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。

  5. 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,发送方是192.168.1.100(本机),接收方是172.194.72.105(Google)。

  6. 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)。

  7. 服务器响应
    经过多个网关的转发,Google的服务器172.194.72.105,收到了这四个以太网数据包。
    根据IP标头的序号,Google将多个包拼起来,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。

参考文章:
互联网协议入门(二)

叶思玄 wechat
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