Conceptos básicos de la red Android Protocolo de red

La mejor manera de aprender una tecnología o leer un artículo es estudiar con preguntas, para que puedas tener una iluminación repentina y una luz tenue durante el proceso, y tu memoria será más profunda.

Con respecto a las capas de redes, algunas se dividen en siete capas y otras en cuatro capas, y creo que el modelo de cinco capas es el modelo de red más fácil de entender.

Como se muestra en la figura anterior, de arriba a abajo se encuentran la capa de aplicación, la capa de transporte, la capa de red, la capa de enlace y la capa de entidad.

Cuanto más arriba, más cerca del usuario; cuanto más abajo, más cerca del hardware.

Las reglas que todos cumplen se llaman "protocolo".

Cada capa de Internet define muchos protocolos. El nombre colectivo de estos protocolos se llama "Conjunto de protocolos de Internet" y son el núcleo de Internet.

Empecemos el análisis desde el nivel inferior. Si un ordenador quiere conectarse a Internet, ¿qué debería ser lo primero? Las computadoras se conectan mediante cables, cables ópticos, pares trenzados, etc. Esta es la capa física.

La capa física es el medio físico para conectar ordenadores. Principalmente especifica algunas características eléctricas de la red y se encarga de transmitir señales eléctricas de 0 y 1.

La "Capa de enlace" está encima de la "Capa de entidad" y determina cómo se agrupan 0 y 1. (¿Cuántas señales eléctricas constituyen un grupo? ¿Cuál es el significado de cada bit de señal?)

Ethernet estipula que un grupo de señales eléctricas constituye un paquete de datos, llamado "Trama". Cada cuadro se divide en dos partes: encabezado (Head) y datos (Data).

"Encabezado" contiene algunos elementos de descripción del paquete de datos, como remitente, destinatario, tipo de datos, etc. "datos" es el contenido específico del paquete de datos.

La longitud del "encabezado", fijada en 18 bytes. La longitud de los "datos", el mínimo es 46 bytes y el máximo es 1500 bytes. Por lo tanto, la "trama" completa puede tener tan solo 64 bytes y hasta 1518 bytes. Si los datos son muy largos, deben dividirse en varias tramas para su transmisión.

Ethernet estipula que todos los dispositivos conectados a la red deben tener una interfaz de "tarjeta de red". Los paquetes de datos deben transmitirse de una tarjeta de red a otra. La dirección de la tarjeta de red es la dirección de envío y la dirección de recepción del paquete de datos. Esto se denomina dirección MAC.

Cada tarjeta de red sale de fábrica, tiene una dirección MAC única en el mundo. La longitud es de 48 bits binarios y suele estar representada por 12 dígitos hexadecimales.

Los primeros 6 dígitos hexadecimales son el número del fabricante y los últimos 6 dígitos son el número de serie de la tarjeta de red del fabricante. Con la dirección MAC, puede localizar la tarjeta de red y la ruta del paquete de datos.

Ethernet utiliza un método muy "original": no envía el paquete de datos con precisión al destinatario, sino que lo envía a todas las computadoras de la red, lo que permite que cada computadora juzgue por sí misma si es un receptor.

Todos los ordenadores de la misma subred recibirán este paquete. Leen el "encabezado" del paquete, encuentran la dirección MAC del destinatario y la comparan con su propia dirección MAC. Si son iguales, aceptan el paquete para su posterior procesamiento; de lo contrario, lo descartan. Este método de envío se llama "difusión".

Con la definición de paquetes de datos, la dirección MAC de la tarjeta de red y el método de envío de transmisión, la "capa de enlace" puede transmitir datos entre múltiples computadoras.

El protocolo Ethernet se basa en la dirección MAC para enviar datos. Esto tiene un inconveniente importante. Ethernet utiliza el modo de transmisión para enviar paquetes de datos. Si las dos computadoras no están en la misma subred, la transmisión no se puede transmitir.

Este diseño es razonable; de ​​lo contrario, todas las computadoras en Internet recibirán todos los paquetes, lo que provocará un desastre.

Por lo tanto, hay que encontrar una manera de distinguir qué direcciones MAC pertenecen a la misma subred y cuáles no. Si es la misma subred, se enviará en modo difusión, en caso contrario se enviará en modo "enrutamiento". ("Enrutamiento" significa cómo distribuir paquetes de datos a diferentes subredes)

La función de la "capa de red" es introducir un nuevo conjunto de direcciones para que podamos distinguir si diferentes computadoras pertenecen a la misma red. subred. Este conjunto de direcciones se denomina "dirección de red" o, para abreviar, "sitio web".

Después del surgimiento de la "capa de red", cada computadora tiene dos direcciones, una es la dirección MAC y la otra es la dirección de red. La dirección de red nos ayuda a determinar la subred en la que se encuentra la computadora y la dirección MAC envía el paquete a la tarjeta de red de destino en esa subred. Por lo tanto, lógicamente se deduce que primero se debe procesar la dirección de red y luego la dirección MAC.

El protocolo que especifica las direcciones de red se llama protocolo IP. La dirección que define se llama dirección IP. Tradicionalmente, utilizamos números decimales divididos en cuatro segmentos para representar direcciones IP, desde 0.0.0.0 hasta 255.255.255.255.

La primera parte de la dirección IP representa la red y la última parte representa el host. Por ejemplo, la dirección IP 172.16.254.1 es una dirección de 32 bits. Suponiendo que su parte de red son los primeros 24 bits (172.16.254), entonces la parte del host son los últimos 8 bits (el último 1). Las computadoras en la misma subred deben tener la misma parte de red en sus direcciones IP, es decir, 172.16.254.2 debe estar en la misma subred que 172.16.254.1.

Sin embargo, el problema es que no podemos distinguir la parte de la red únicamente a partir de la dirección IP. Tomemos 172.16.254.1 como ejemplo. Si su parte de red son los primeros 24 dígitos, los primeros 16 dígitos o incluso los primeros 28 dígitos no se puede determinar a partir de la dirección IP.

La "Máscara de subred" es un parámetro que representa las características de una subred. Es formalmente equivalente a una dirección IP, también un número binario de 32 bits con todos los 1 en la parte de la red y todos los 0 en la parte del host. Por ejemplo, para la dirección IP 172.16.254.1, si se sabe que la parte de la red son los primeros 24 dígitos y la parte del host son los últimos 8 dígitos, entonces la máscara de subred es 11111111.11111111.11111111.00000000, que en decimal es 255.255.255.0.

Conociendo la "máscara de subred", podemos determinar si dos direcciones IP cualesquiera están en la misma subred. El método consiste en realizar una operación AND en dos direcciones IP y máscaras de subred (ambos dígitos son 1, el resultado de la operación es 1, de lo contrario es 0) y luego comparar si los resultados son los mismos. Si es así, indica que son. están en la misma subred en la red; de lo contrario, no.

Debido a que los paquetes de datos IP se envían en paquetes de datos Ethernet, debemos conocer dos direcciones al mismo tiempo, una es la dirección MAC de la otra parte y la otra es la dirección IP de la otra parte. Por lo general, se conoce la dirección IP de la otra parte (se explica más adelante), pero no conocemos su dirección MAC.

Entonces, necesitamos un mecanismo para obtener la dirección MAC de la dirección IP.

Esto se puede dividir en dos situaciones. En el primer caso, si los dos hosts no están en la misma subred, en realidad no hay forma de obtener la dirección MAC de la otra parte. El paquete de datos solo se puede enviar a la "puerta de enlace" en la conexión de las dos subredes. puerta de entrada al proceso.

En el segundo caso, si los dos hosts están en la misma subred, entonces podemos usar el protocolo ARP para obtener la dirección MAC de la otra parte. El protocolo ARP también envía un paquete de datos (contenido en el paquete de datos Ethernet), que contiene la dirección IP del host que desea consultar. En la columna de la dirección MAC de la otra parte, complete FF: FF: FF: FF. : FF: FF , indicando que se trata de una dirección de "difusión". Cada host en la subred donde se encuentra recibirá este paquete, extraerá su dirección IP y la comparará con su propia dirección IP. Si los dos son iguales, ambos responden e informan sus direcciones MAC a la otra parte; de ​​lo contrario, el paquete se descarta.

Con el protocolo ARP podemos obtener la dirección MAC del host en la misma subred y enviar el paquete de datos a cualquier host.

"Port" (puerto) indica qué programa (proceso) utiliza este paquete de datos.

La función de la “capa de transporte” es establecer comunicación “puerto a puerto”. Por el contrario, la función de la "capa de red" es establecer una comunicación "de host a host". Siempre que se determinen el host y el puerto, podemos comunicarnos entre programas.

Añadir información del puerto al paquete de datos requiere un nuevo protocolo. La implementación más simple se llama protocolo UDP y su formato consiste casi simplemente en agregar el número de puerto delante de los datos.

Los paquetes de datos UDP también se componen de dos partes: "encabezado" y "datos".

La parte "encabezado" define principalmente el puerto de envío y el puerto de recepción, y la parte "datos" es el contenido específico.

Los paquetes de datos UDP son muy simples. La parte del "encabezado" tiene solo 8 bytes de longitud y la longitud total no supera los 65.535 bytes, lo que cabe en un paquete de datos IP.

La ventaja del protocolo UDP es que es relativamente simple y fácil de implementar, pero la desventaja es que su confiabilidad es pobre. Una vez que se envía el paquete de datos, es imposible saber si la otra parte. lo ha recibido.

Para solucionar este problema y mejorar la confiabilidad de la red nació el protocolo TCP. Este protocolo es muy complejo, pero se puede aproximar a que es un protocolo UDP con un mecanismo de confirmación, que requiere confirmación cada vez que se envía un paquete de datos. Si se pierde un paquete, no se recibe ningún acuse de recibo y el remitente sabe que necesita reenviar el paquete.

Por tanto, el protocolo TCP garantiza que no se perderán datos. Sus desventajas son que el proceso es complejo, difícil de implementar y consume más recursos.

Los paquetes TCP, al igual que los paquetes UDP, están integrados en la parte de "datos" del paquete IP. Los paquetes de datos TCP no tienen límite de longitud y, en teoría, pueden ser infinitamente largos. Sin embargo, para garantizar la eficiencia de la red, generalmente la longitud de los paquetes de datos TCP no excederá la longitud de los paquetes de datos IP para garantizar que un solo paquete de datos TCP no tenga. para ser dividido.

La función de la "capa de aplicación" es especificar el formato de datos de la aplicación.

Por ejemplo, el protocolo TCP puede transmitir datos para una variedad de programas, como correo electrónico, WWW, FTP, etc. Luego, debe haber diferentes protocolos que especifiquen el formato del correo electrónico, las páginas web y los datos FTP. Estos protocolos de aplicación constituyen la "capa de aplicación".

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En este punto, se ha explicado la estructura de cinco capas de todo Internet de abajo hacia arriba.

He llegado al final del artículo. ¿Conoces las primeras preguntas? ¿Si no? ¡Luego podrás leer más intensamente sobre las preguntas que no sabes! Todas las respuestas están en el artículo, ¡creo que definitivamente puedes resolverlo!