网络复习篇——网络基础（一）
目录
一.同一数据链路发送数据
二.网络协议栈与操作系统的关系
三.封装，解包，分用
四.IP协议的屏蔽作用
五.IP地址 VS Mac地址
在看完《图解http》和《图解TCP/IP》之后我又把C++的网络课进行二刷，加深自己的理解。
一.同一数据链路发送数据
当我们向同一数据链路中的另一台主机发送数据时，我们的数据会广播到这个数据链路中的所有主机中。每个主机的数据链路层检查报文中的目的Mac地址与自己的是不是一样，不一样则丢弃，一样则向上传递到网络层，进而贯穿操作系统到应用层。
当同一数据链路中的两台主机同时发送数据时会发送数据碰撞，因为在网线中的数据都是电信号或者光信号。为了避免碰撞，有碰撞避免算法，该算法下，同一数据链路中的主机会生成随机数，在这个随机数时间后再发送这个数据到网线中，由于每个主机生成的随机数极大概率不一样，所以碰撞的概率就很小了。
令牌环网有令牌环算法，它将一个令牌依次分发给该数据链路中的主机，持有令牌的主机则可以向数据链路中发送数据，这个就如同多线程中的加锁，是一个道理。
交换机可用于划分碰撞域，进一步减小碰撞的可能性。
二.网络协议栈与操作系统的关系
应用层就是操作系统的上层应用，也就是用户态。
传输层和网络层则是操作系统内核提供的，主流的TCP/IP协议栈几乎在所有的操作系统中都支持。我们在socket编程时调用的接口就是在传输层上的。开发网络工具时还会用到网络层和数据链路层的接口。
数据链路层就对应操作系统中的驱动程序。因为硬件的接口是非常张牙舞爪的，所以驱动程序对硬件接口进行封装和对操作系统提供服务。网络中的数据链路层同样是网卡驱动在管理网卡。
物理层就对应操作系统管理的硬件了，在网络中是网卡设备。
网络通信的本质就是在贯穿协议栈，同时也在贯穿操作系统。
- 对于一台主机，它的操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容；
- 对于一台路由器，它实现了从网络层到物理层；
- 对于一台交换机，它实现了从数据链路层到物理层；
- 对于集线器，它只实现了物理层。
可以说，一台主机可以有路由器，交换机，集线器的功能；一个路由器可以有交换机和集线器的功能。
但是并不绝对.很多交换机也实现了网络层的转发;很多路由器也实现了部分传输层的内容(比如端口转发)。
三.封装，解包，分用
网络通信的过程，本质就是发送端逐层封装、接收端逐层解包的过程。
- 几乎任何层的协议，都要提供一种能力，将报头和有效载荷分离的能力。
- 几乎任何层的协议，都要在报头中提供，决定将自己的有效载荷交付给上层的哪一个协议的能力。
四.IP协议的屏蔽作用
在跨子网传输时，我们要通过路由器进行路由选择，此时用到的是ip协议。在路由器中的ip协议这一层会将接收到的Mac帧报头被解包的数据，路由选择之后会再将数据链路的报头加上，如果以太网协议就加上以太网报头，如果是令牌环网就加上令牌环网协议报头。也就是IP协议屏蔽了底层网络的差异化，靠的就是工作在IP层的路由器。IP实现了全球主机的软件虚拟层，一切皆是IP报文！
五.IP地址 VS Mac地址
ip地址，尤其是目的IP，一般都是不会改变的，协助我们进行路径选择。
Mac地址，出局域网之后，原地址和目的地址都要重写 / 替换，让路由器重新封装数据链路报头。
ipv4的IP地址4字节，ipv6的IP地址16字节。Mac地址6字节。