43 预习 | Socket通信之网络协议基本原理
刘超
该思维导图由 AI 生成，仅供参考
上一节我们讲的进程间通信，其实是通过内核的数据结构完成的，主要用于在一台 Linux 上两个进程之间的通信。但是，一旦超出一台机器的范畴，我们就需要一种跨机器的通信机制。
一台机器将自己想要表达的内容，按照某种约定好的格式发送出去，当另外一台机器收到这些信息后，也能够按照约定好的格式解析出来，从而准确、可靠地获得发送方想要表达的内容。这种约定好的格式就是网络协议（Networking Protocol）。
我们将要讲的 Socket 通信以及相关的系统调用、内核机制，都是基于网络协议的，如果不了解网络协议的机制，解析 Socket 的过程中，你就会迷失方向，因此这一节，我们有必要做一个预习，先来大致讲一下网络协议的基本原理。
网络为什么要分层？
我们这里先构建一个相对简单的场景，之后几节内容，我们都要基于这个场景进行讲解。
我们假设这里就涉及三台机器。Linux 服务器 A 和 Linux 服务器 B 处于不同的网段，通过中间的 Linux 服务器作为路由器进行转发。
说到网络协议，我们还需要简要介绍一下两种网络协议模型，一种是 OSI 的标准七层模型，一种是业界标准的 TCP/IP 模型。它们的对应关系如下图所示：
为什么网络要分层呢？因为网络环境过于复杂，不是一个能够集中控制的体系。全球数以亿记的服务器和设备各有各的体系，但是都可以通过同一套网络协议栈通过切分成多个层次和组合，来满足不同服务器和设备的通信需求。
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本文深入介绍了Socket通信中的网络协议基本原理，从网络分层的必要性到各层功能的详细讲解，为读者提供了全面的知识概览。文章首先解释了网络分层的原因，并介绍了OSI的七层模型和TCP/IP模型，重点讲解了网络协议的几个层次。从网络层开始，讲解了IP地址的作用、网络号的概念以及路由协议的作用。接着，详细介绍了数据链路层和传输层，包括MAC地址的定位功能、TCP和UDP协议的作用以及TCP协议在处理网络不可靠性方面的重要性。最后，解释了应用层和内核之间通过Socket系统调用进行通信的机制。文章通过对网络协议的分层和各层功能的介绍，为读者提供了对Socket通信中网络协议基本原理的快速了解。在阅读本文后，读者可以对网络协议的七个层次有一个整体的认识，并了解了TCP/UDP->IPv4->ARP这一条链的重要性。同时，文章还提到了下一步将从代码层面展示这个过程，为读者提供了进一步学习的方向。
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许童童老师：问个问题。我们家庭办理的宽带，都是运营商在哪一层把带宽给限制的呢？作者回复: 估计刚出你们家的入口就限制了
2019-07-059- Regina为什么握手使用的socket与链接的socket不一样，有什么原因吗
作者回复: 需要不同的数据结构，保存不同的状态
2019-07-225 
LDxy为什么称为协议栈呢？这和栈这种数据结构有何关系？作者回复: 全栈工程师
2019-07-0651
勤劳的小胖子-libo”将一个网络包从一个网络转发到另一个网络的设备称为路由器“。 这里面的网络不仅包括eth0/1之类的interface，也包括自定义的interface,比如docker自动生成的docker0.就算一台机器只有一个物理网卡，也能当作路由器，是吧。作者回复: 只要一个网卡，没法路由呀。从一个网络转发到另一个网络的意思是从192.168.1.100/24网络到192.168.2.100/24网络，类似这种
2019-07-10
W.jyao看到留言的问题了，这不就是arp干的事作者回复: 是的
2019-07-05
WL老师我想问一下在发送数据包的时候, Linux服务A是怎么拿到linux服务器B的mac地址的, Linux服务器B的mac地址是一开始就加上去的吗?作者回复: A不需要知道B的mac地址。只需要得到网关的mac地址
2019-07-056
www站得高，讲得真清楚，之前一直不太理解Socket的定位2022-03-062
侯代烨讲的很详细，从封包到解包过程很详细2020-03-221
严志波为啥要有交换机呢2020-01-1441
无为ICMP协议应该是在网络层。并不是传输层2019-11-1911
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