网络协议及其基础知识

计算机网络协议基础

1、前提了解

IP :是一个网络虚拟地址。【InetAddress表示IP地址，无论是IPV4，还是IPV6，Inet4Address表示IPV4，Inet6Address表示IPV6。】

【SocketAddress表示不依赖于具体协议的套接字地址抽象类，InetSocketAddress是其唯一的实现类子类】

MAC :是网卡的物理地址。

端口 ：用来区分不同程序应用的。

URL（统一资源定位符） ：分辨网络上资源的。

【URI(统一资源标识符)：用来标识抽象或物理资源的一个紧凑字符串，用来区分唯一的】

分层 ：OSI网络通信协议模型：有7层 物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层

TCP/IP协议族 ：有4层 链路层（物理层、数据链路层）、网络层、传输层、应用层（会话层、表示层、应用层）

应用层关心应用程序的细节，下三层处理通讯的细节。

应用程序通常是用户进程，下三层一般在内核执行。

应用层和传输层使用的是端到端协议

网络层提供的是逐跳协议

网络层的ip协议是一种不可靠的服务，只是将数据尽可能快的从源结点送到目的结点，不提供可靠性保障。

运输层的TCP为IP协议提供了一个可靠的运输

链路层是负责数据帧的格式和大小等，协议有：以太网、IEEE 802.2/802.3、PPP（点对点协议，适用于广域网链路）。

2、TCP/IP协议簇中的协议

ICMP是IP协议的附属协议，当使用ping的时候就是用到ICMP协议

ARP是将IP地址解析为硬件地址（MAC地址）

RARP是发出要反向解析的物理地址并希望返回其对应的IP地址

3、IEEE802与以太网协议的帧区别

IEEE802.3规定数据部分必须至少为38字节，而对于以太网，则要求最少要46字节，为了保证这一点，不足的空间需要插入填充字节PAD

IEEE802.3的数据最大可以到1492字节，而以太网可以到1500字节。

4、环回接口

环回地址一般是127.0.0.1，传给环回地址的任何数据均作为IP输入

传给广播地址或多播地址的数据报复制一份传给环回接口，然后送到以太网上。这是因为广播传送和多播传送的定义

任何传给该主机IP地址的数据均送到环回接口

作为NAT，要成功，需要满足三个条件

满足列表（列表里绑定了本主机的IP）需要敲命令将列表里的IP地址转换成外部接口的地址

内部接口进入

外部接口出去

主机想发送的数据从内部接口进来，再从外部接口出去，只要是列表里的IP地址的话就转化成自己设定的虚拟IP地址。

在NAT模式情况下，如何指定某一台主机能识别到NAT模式下的主机的真实IP？

答：使用环回接口。由于127.0.0.1不是主机列表里的真实IP地址，所以从外部接口出去时不会转化成自己设定的虚拟IP地址。

MTU和路径MTU

MTU是数据帧的最大值限制，IEEE802.3和以太网的值分别为1492和1500字节。

路径MTU是两台通讯主机路径中的最小MTU，称为路径MTU，路径MTU在两个方向上不一定是一致的。

①TCP/UDP:

<1>TCP与UDP是不同的传输协议，所以拥有各自的65535个端口可以使用；

<2>同一个传输协议内的端口不可以重复，而不同的传输协议（即TCP与UDP就是不同）可以相同【但，最好不要相同】;

<3>TCP：

（1）是面向连接的，安全的，可靠的，效率比较低的；

（2）需要三次握手，四次挥手；

（3）在JAVA中，服务器端创建ServerSocket以及使用其accept()方法来接收客户端的连接,客户端创建Socket以及使用其connect()方法可连接到服务端；【双方都需要绑定端口和地址--->bind()】

（4）流模式【保证数据顺序】

UDP：

（1）是非面向连接的，不安全，不可靠，易丢包，有大小限制，但效率高；

（2）在JAVA中，服务器端与客户端都是用DatagramSocket （创建Socket）与DatagramPacket（创建包裹），

在DatagramSocket 中有send与receive，而DatagramPacket过程就是封装包裹和拆包裹.

（3）数据报模式【不保证数据顺序】

MTU与MSS的区别

MTU：maximum transmission unit 最大传输单元，是规定数据链路层的最大传输限制。

MSS：maximum segment size 最大分段大小，是传输层TCP协议里规定的数据包每次传输的最大数据分段，由发送端通知对端TCP，在每个分节中对端能发送的最大TCP数据，MSS=MTU - IP header(20字节) - TCP header(20字节) ，若链路层使用的是以太网MTU1500，则MSS为1460，若是IEEE802.3 MTU1492，则MSS为1452。

注意：在TCP建立连接的过程中会协商双方的MSS，通讯双方会根据双方提供的MSS值得最小值作为本次连接的最大MSS值。

分段和分片的区别

分段：发生在传输层。

分片：发生在网络层。

由于TCP协议规定了MSS的大小， 每个TCP数据报在组成前其大小就已经被MSS限制了，所以只要数据大小超过MSS了就会发生分段。而UDP协议没有这一规定，从而导致分片常常是发生在UDP协议中的，UDP在传输层分不了段，所以只能通过网络层ip来分片，

TCP的分段是针对应用层的数据来说的，比如应用层传下来了10K的数据，那么以链路层为以太网（MTU：1500），IP最小头部为20字节，TCP协议头部分20字节的前提下，可知MSS=1500-20-20=1460（Byte），将10KB数据以每1460B为一段数据分成若干个MSS，到了网络层就不需要分片了。MSS的存在就避免了网络层分片的发生。

IP层的分片是针对传输层中使用UDP协议来说的，如果使用UDP发送数据，UDP并不知道如何分段，那么到了IP层就需要进行分片，分片的原则根据MTU，以链路层为以太网（MTU：1500），IP最小头部为20字节，UDP协议的头部大小为8字节的前提下，那么分UDP最大的数据负载就为1500-20-8=1472(Byte)。