《unix网络编程》（2）网络模型和协议概述

OSI模型

OSI(open system interconnection)开放系统互联模型是由ISO（国际标准化组织，International Organization for Standardization）定义的网络分层模型，共七层。



网络层由IPv4和IPv6两个协议处理。可以选择的传输层协议有TCP和UDP。上图的TCP与UDP之间留有空隙，表明网络应用可以绕过传输层直接使用IPv4或IPv6，这就是原始套接字（raw socket）。

这里所讲的套接字是从顶上三层（网际协议的应用层）进入传输层的接口。这里的焦点是：如何使用套接字编写使用TCP或UDP的网络应用程序。原始套接字甚至可以绕过IP层直接读写数据链路层的帧。

为什么套接字是从OSI模型顶上三层（网际协议的应用层）进入传输层的接口？

答案：这样设计两个理由：第一是顶上三层处理具体网络应用（FTP、Telent或HTTP）的所有细节，却对通信细节了解很少；底下四层对具体网络应用了解不多，却处理所有的通信细节：发送数据、等待确认、给无序到达的数据排序、计算并验证校验和等。第二，顶三层通常构成所谓用户进程，底下四层通常作为操作系统内核的一部分提供。Unix与其他现代操作系统都提供分隔用户进程与内核的机制，因此可见，第4和5层之间的接口是构建API的自然位置。

UDP

UDP的首部：



UDP伪首部：

12字节的伪首部是为了计算检验和而设置的。伪首部包含IP首部的部分字段，其目的是让UDP两次检查数据是否已经正确到达目的地。

TCP报文段

网络数据包封装格式：

IP数据报

IPv4数据报格式：



各个字段含义：

以太网帧格式

//以太网首部代码  
    struct ethernet_hdr  
    {  
        char dest_mac[6];  
        char src_mac[6];  
        short protocol;  
    };

以太网帧中的数据长度规定最小46 字节，最大1500 字节，ARP 和RARP 数据包的长度不够46 字节，要在后面补填充位。最大值1500 称为以太网的最大传输单元（MTU），不同的网络类型有不同的MTU，如果一个数据包从以太网路由到拨号链路上，数据包度大于拨号链路的MTU了，则需要对数据包进行分片fragmentation）。