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虚构互联网络

从上一篇文章最初提到的一个问题来引出虚构互联网络

对这个网络拓扑，上篇文章中提出了一个十分重要的问题：计算机A如何跨设施传输数据到计算机C？

其实能够把这个小的网络拓扑放大

在这个大型网络拓扑中，计算机A如何将数据传输给计算机B，这个的性质和上边那个简略的网络拓扑的性质是一样的。这个网络其实有很多的门路能够把计算机A的数据传输给计算机B，比方：

计算机A的数据先通过中型网络、大型网络、中型网络、小型网络，而后达到计算机B。除了上图的这条门路以外，还能够画出别的很多门路。通过这张网络拓扑能够晓得，A的传输门路有很多条。其实这些网络门路，对于使用者，是不须要关怀的，也就是说咱们不关怀网络是怎么连贯的，也不关怀数据包是怎么走的，这个是由网络层所解决的。网络层提出了一个十分重要的概念，虚构互联网络

虚构互联网络

  • 理论的计算机网络是盘根错节的
  • 不同的物理设施通过应用IP协定，就屏蔽了物理网络之间的差别
  • 当网络中的主机应用IP协定相连接时，则无需关注网络细节，只需关怀端到端的连贯

也就是说，上边提到的简单的网络拓扑，其实咱们不必关怀。只须要把两头的局部看做虚构的互联网络即可。如下图，计算机A通过网络连接到一个虚构的互联网络中，计算机B也连贯到了这个虚构的互联网络中。那么计算机A只须要将数据发送到虚构的互联网络中，这个虚构的互联网络就能够解决数据传输的问题，并且将其精确的传输到计算机B。这个就是虚构互联网络的概念

IP协定

  • 对于网络层，IP协定是其中一个十分重要的协定
  • IP协定使得简单的理论网络变为一个虚构互联的网络（也就是咱们只须要将终端设备连贯到这个网络中去即可，并不需要关怀里边理论的简单网络）
  • IP协定使得网络层能够屏蔽底层细节而专一网络层的数据转发（如果单从网络层去看，咱们是不必关怀数据包是通过海底电缆还是通过无线WiFi传输到目标计算机的）
  • IP协定解决了在虚构网络中数据报传输门路的问题

在上一篇的概述篇中提到了MAC地址，它是每一个网络设备或网卡的身份证，在数据链路层，只有领有了这个MAC地址，就能够进行数据帧的传输了。MAC地址是48位，应用十六进制来示意。咱们能够将MAC地址开展成二进制的格局

在网络层，同样也有一个地址的概念，这个地址称之为IP地址。IP地址总共有32位，个别用点分十进制示意。也能够开展成二进制的格局

IP地址对于网络层来说，和MAC地址对于数据链路层来说，性能是相似的。这里的IP地址是每一个网络设备惟一的一个身份，也就是对于网络层来说，每一个网络设备，它都有一个惟一的IP地址，通过这个IP地址就能够标识惟一的一个设施

MAC地址和IP地址不同之处

对于MAC地址，它是惟一的，并且是不可扭转的。因为网卡从一个中央挪到另外一个中央，这个MAC地址是不变的。然而IP地址不同，如果咱们的笔记本在家连贯WiFi的时候是IP地址A，当咱们把笔记本电脑拿到公司或咖啡馆，这个IP地址将会发生变化，因而，IP地址对于网络设备来说，它是可变的。也就是说，如果网络设备的网络环境变了，IP地址就会跟着变动

IP地址

  • IP地址长度为32位，常分成4个8位
  • IP地址常应用点分十进制来示意（0~255.0~255.0~255.0~255，通过计算能够晓得，最多能够示意2的32次方个IP地址，大略42亿）

IP协定

在理解IP协定之前，先看一下IP协定所处的一个地位。在物理层，它传输的是0、1这样的比特流；在数据链路层，传输的是数据帧，数据帧包含帧首部、帧尾部和“帧”数据，“帧”数据次要就是IP数据报。当初对IP数据报进行具体的分析，它将会分成IP首部和IP数据报的数据两个局部

要学习IP协定，IP协定的首部是十分重要的内容，后边也会重点介绍IP首部的信息。下边是IP首部的具体格局

从上图能够看出，IP首部中蕴含了十分多的信息，包含版本、协定、IP地址等。上边的每一行都是32个比特位，也就是4个字节，前边五行是必须存在的内容，第六行是可有可无的，第七行是IP数据。因而对IP首部来说，至多会有20个字节的长度

IP首部中每一部分的含意

  • 版本：占4位，指的是IP协定的版本，通信单方的版本必须统一，以后支流版本是4，即IPv4，也有IPv6
  • 首部长度：占4位，最大数值为15，示意的是IP首部的长度，单位是“32位字”（4个字节），也就是IP首部最大长度为60字节
  • 服务类型：这个个别是不须要关怀的
  • 总长度：占16位，最大数值为65535，示意的是IP数据报总长度（IP首部+IP数据） （在前边介绍数据链路层的时候，也提到过一个长度。对于数据链路层的长度，称之为MTU，个别为1500字节。而IP数据报的最大长度有65535个字节，比MTU要大。如果真正传输的时候，如果呈现这种状况，数据链路层会对IP数据报进行分片，也就是将一个较长的IP数据报拆分成多个数据帧来进行传输）
  • 标识：协定外部所应用的，无需关怀
  • 标记：标记IP报文是否能够进行分片
  • 片偏移：前边有提到，如果IP数据报的长度过长，会进行IP报文的分片，把一个IP报文拆分成多个数据帧进行数据链路层的传输。因而，如果拆分的话，就须要应用片偏移来记录以后的数据帧，保留的第几个偏移的IP数据
  • TTL：占8位，表明IP数据报文在网络中的寿命，每通过一个设施（不论是路由器还是计算机），TTL减一，当TTL=0时，网络设备必须抛弃该报文（它解决的就是，当网络报文找不到起点的时候，防止网络报文在网络中有限的传输，以耗费带宽）
  • 协定：占8位，表明IP数据所携带的具体数据是什么协定的（如TCP、UDP等，一些协定对应的值，可参考下图）
  • 校验和：占16位，校验IP首部是否有出错（接管方接管到IP首部之后也会进行校验，如果有错，则间接抛弃）
  • 源IP地址：发送IP数据报的网络设备的IP地址
  • 目标IP地址：IP数据报要达到的目标网络设备的IP地址

一些协定所对应的值

这些协定的数据，应用IP协定进行传输的时候，都会把IP首部中的协定赋不同的值。能够看到里边也有IP协定对应的值，也就是说，对于IP协定来说，IP协定的数据还能够持续封装IP数据，也就是IP数据中的IP数据，在一些非凡的场合，也有它的作用

在疾速变动的技术中寻找不变，才是一个技术人的外围竞争力。知行合一，实践联合实际