文分享自華為云社區(qū)《兩臺計算機之間究竟是如何通信的？-云社區(qū)-華為云》，作者：龍哥手記。
計算機網(wǎng)絡(luò)的知識點非常雜亂且瑣碎，非常容易讓人產(chǎn)生畏懼心理。其實計網(wǎng)通篇研究的核心就是不同計算機之間的通信過程，本文將從小白的角度，講解兩臺計算機之間是如何精確的找到對方的位置并發(fā)送和接收消息的，以從宏觀角度把握計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。
所謂通信協(xié)議就是通信雙方都必須要遵守的通信規(guī)則。如果沒有網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，計算機的數(shù)據(jù)將無法發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，更無法到達對方計算機，即使能夠到達，對方也未必能讀懂。有了通信協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)通信才能夠發(fā)生。
一般我們用五層協(xié)議參考模型來進行計算機網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)：
上述各層的作用會在下文詳細講解，我們首先要明白為什么要分層：
協(xié)議的實現(xiàn)是很復(fù)雜的。因為協(xié)議要把人讀得懂的數(shù)據(jù)，如網(wǎng)頁、電子郵件等加工轉(zhuǎn)化成可以在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男盘枺枰M行的處理工作非常多。
兩個系統(tǒng)中實體間的通信是一個十分復(fù)雜的過程。為了減少協(xié)議設(shè)計和調(diào)試過程的復(fù)雜性，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通常都按結(jié)構(gòu)化的層次方式來進行組織，每一層完成一定功能，每一層又都建立在它的下層之上。不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其層的數(shù)量、各層的名字、和功能不盡相同。
也就是說，每一層都是在下一層的基礎(chǔ)上，通過層間接口向上一層提供一定的服務(wù)，而把 “這種服務(wù)是如何實現(xiàn)的” 細節(jié)對上層加以屏蔽。
那么，我們將一個大型網(wǎng)絡(luò)體系分成了若干個層，各個層之間是如何進行通信的呢？
假設(shè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為若干層，那么 A、B 兩節(jié)點通信，實際是節(jié)點 A 的第 n 層與節(jié)點 B 的第 n 層進行通信，故協(xié)議總是指某一層的協(xié)議，例如物理層協(xié)議、傳輸層協(xié)議、應(yīng)用層協(xié)議。每一相鄰層協(xié)議間有一接口，下層通過該接口向上一層提供服務(wù)。
兩臺計算機之間要進行通信，必然需要傳輸介質(zhì)/物理媒介來連接兩臺計算機，這樣，我們才能把數(shù)據(jù)傳輸過去。傳輸介質(zhì)分為：
也就是說，物理層的作用就是實現(xiàn)計算機之間的數(shù)據(jù)傳送，這個數(shù)據(jù)其實是比特流，物理層需要盡可能屏蔽掉具體傳輸介質(zhì)和物理設(shè)備的差異， 使其上面的數(shù)據(jù)鏈路層不必考慮網(wǎng)絡(luò)的具體傳輸介質(zhì)是什么，即實現(xiàn)比特流的透明傳輸。
物理層只是簡單的把計算機連接起來并在上面?zhèn)鬏敱忍亓鳎€是存在著很多問題的：
也就是說僅僅靠物理層是無法保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性的。
這樣，數(shù)據(jù)鏈路層的主要作用就是加強物理層傳輸原始比特流的功能，將物理層提供的可能出錯的物理連接改造成為邏輯上無差錯的數(shù)據(jù)鏈路，使之對網(wǎng)絡(luò)層表現(xiàn)為一條無差錯的鏈路。在物理層提供服務(wù)的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)鏈路層還肩負(fù)著為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)的責(zé)任，其最基本的服務(wù)是將來自網(wǎng)絡(luò)層的 IP 數(shù)據(jù)報封裝成幀，可靠的傳輸?shù)较噜徑Y(jié)點的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)層。
首先了解一下為什么需要封裝成幀：前面說了，物理層它只是簡單的把計算機連接起來并在上面?zhèn)鬏敱忍亓鳎?、1 序列），如果這些 0，1 組合的傳送毫無規(guī)則的話，計算機是解讀不了的。因此，我們需要制定一套規(guī)則來進行 0、1 的傳送，讓計算能夠讀懂這些序列。
封裝成幀就是：發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層接收到上層網(wǎng)絡(luò)層傳過來的 IP 數(shù)據(jù)報后，在其前后部分添加首部、尾部，這樣就構(gòu)成了一個幀。接收端在收到物理層上交的比特流后，就能根據(jù)首部和尾部的標(biāo)記，從收到的比特流中識別幀的開始和結(jié)束。
把一臺計算的的數(shù)據(jù)通過物理層和鏈路層發(fā)送給另一臺計算機，究竟是誰發(fā)給誰的，計算機與計算機之間如何區(qū)分，你總得給他們一個唯一的標(biāo)識吧？
于是，MAC 地址出現(xiàn)了
MAC 地址就是鏈路層地址，長度為 6 字節(jié)（48 位），**用于唯一標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡）。**計算機之間的數(shù)據(jù)傳送，就是通過 MAC 地址來唯一尋找、傳送的。
一臺主機擁有多少個網(wǎng)絡(luò)適配器就有多少個 MAC 地址。例如筆記本電腦普遍存在無線網(wǎng)絡(luò)適配器和有線網(wǎng)絡(luò)適配器，因此就有兩個 MAC 地址。
那么，一臺計算機它是如何知道另一臺計算機的 MAC 地址的呢？這是網(wǎng)絡(luò)層的 ARP 地址解析協(xié)議做的事情。
在 計算機網(wǎng)絡(luò)中進行通信的兩個計算機之間可能會經(jīng)過很多個數(shù)據(jù)鏈路，也可能還要經(jīng)過很多通信子網(wǎng)。
網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是選擇合適的網(wǎng)間路由和交換結(jié)點， 確保數(shù)據(jù)及時傳送。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，網(wǎng)絡(luò)層把運輸層產(chǎn)生的報文段或用戶數(shù)據(jù)報封裝成分組和包進行傳送。
在 TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)中，由于網(wǎng)絡(luò)層使用 IP 協(xié)議，因此分組也叫 IP 數(shù)據(jù)報 ，簡稱數(shù)據(jù)報。
IP 協(xié)議用于屏蔽下層物理網(wǎng)絡(luò)的差異，為上層提供統(tǒng)一的 IP 數(shù)據(jù)報。
IP 協(xié)議定義的地址，我們稱之為 IP 地址。IP 數(shù)據(jù)報中含有發(fā)/收方的 IP 地址。
IP 協(xié)議提供無連接的、不可靠的、盡力的數(shù)據(jù)報投遞服務(wù)
發(fā)送端可于任何時候自由發(fā)送數(shù)據(jù)，而接收端永遠不知道自己會在何時從哪里接收到數(shù)據(jù)。每個數(shù)據(jù)報獨立處理和傳輸， 一臺主機發(fā)出的數(shù)據(jù)報序列，可能取不同的路徑， 甚至其中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)報會在傳輸過程中丟失；
IP 協(xié)議本身不保證數(shù)據(jù)報投遞的結(jié)果。在傳輸?shù)倪^程中，數(shù)據(jù)報可能會丟失、重復(fù)、延遲和亂序等， IP協(xié)議不對內(nèi)容作任何檢測，也不將這些結(jié)果通知收發(fā)雙方；I 數(shù)據(jù)報的丟失，通過路由器發(fā) ICMP報文 告知；必要時，由高層實體（如TCP）負(fù)責(zé)差錯恢復(fù)動作。
執(zhí)行數(shù)據(jù)報的分段和封裝，以適應(yīng)具體的傳輸網(wǎng)絡(luò)， 由最終結(jié)點的IP模塊進行合段處理
不同物理網(wǎng)絡(luò)對傳輸?shù)膸?/分組的體積有不同的規(guī)定；當(dāng)數(shù)據(jù)報長度 > MTU（最大傳輸單元 MTU—Maximun Transfer Unit ）時，需對數(shù)據(jù)報分段 。
OK，有了上面 IP 協(xié)議的知識，我們來講解一臺計算機它是如何知道另一臺計算機的 MAC 地址的，這就是網(wǎng)絡(luò)層的 ARP 地址解析協(xié)議做的事情。
網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)主機之間的通信，而鏈路層實現(xiàn)具體每段鏈路之間的通信。因此在通信過程中，IP 數(shù)據(jù)報的源地址和目的地址始終不變，而 MAC 地址隨著鏈路的改變而改變。
ARP（Address Resolution Protocol ）協(xié)議就可以實現(xiàn)由 IP 地址得到 MAC 地址。
每個主機都有一個 ARP 高速緩存，里面有本局域網(wǎng)上的各主機和路由器的 IP 地址到 MAC 地址的映射表。
如果主機 A 知道主機 B 的 IP 地址，但是 ARP 高速緩存中沒有該 IP 地址到 MAC 地址的映射，此時主機 A 通過廣播的方式發(fā)送 ARP 請求分組（該分組攜帶自己的 IP 地址 和 MAC 地址 以及 目標(biāo)主機的 IP 地址），主機 B 收到該請求后會發(fā)送 ARP 響應(yīng)分組 給主機 A 告知其 MAC 地址，隨后主機 A 向其高速緩存中寫入主機 B 的 IP 地址到 MAC 地址的映射。
對應(yīng)的，RARP 協(xié)議可以實現(xiàn)由 MAC地址轉(zhuǎn)化為 IP 地址
那么，我們?nèi)绾沃缹Ψ接嬎銠C的 IP 地址呢，這是 DNS 協(xié)議做的事情，在應(yīng)用層我們會詳細講解。
通過物理層、數(shù)據(jù)鏈路層以及網(wǎng)絡(luò)層的互相作用，我們已經(jīng)把數(shù)據(jù)成功從計算機 A 傳送到計算機 B 了，可是，計算機 B 里面有各種各樣的應(yīng)用程序，計算機 B 該如何知道這些數(shù)據(jù)是給哪個應(yīng)用程序的呢？
所以，我們在從計算機 A 傳數(shù)據(jù)給計算表 B 的時候，還得指定一個端口（Port），以供特定的應(yīng)用程序來接受處理。即 IP 地址 + 端口號就可以唯一確定某個主機上的某個應(yīng)用進程
也就是說，網(wǎng)絡(luò)層的功能是建立主機到主機的通信，而傳輸層的功能就是建立端口到端口的通信（也可以說是進程到進程之間的通信）
傳輸層最常見的兩大協(xié)議是 TCP 協(xié)議和 UDP 協(xié)議，其中 TCP 協(xié)議與 UDP 最大的不同就是 TCP 提供可靠的傳輸，而 UDP 提供的是不可靠傳輸。
UDP 在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接，遠程主機在收到 UDP 報文后，不需要給出任何確認(rèn)。雖然
UDP 不提供可靠交付，但在某些情況下 UDP 確是一種最有效的工作方式（一般用于即時通信），比如：QQ 語音、 QQ 視頻 、直播等等
TCP 提供面向連接的服務(wù)。在傳送數(shù)據(jù)之前必須先建立連接，數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后要釋放連接。
TCP 不提供廣播或多播服務(wù)。由于 TCP 要提供可靠的，面向連接的傳輸服務(wù)（TCP 的可靠體現(xiàn)在 TCP 在傳遞數(shù)據(jù)之前，會有三次握手來建立連接，而且在數(shù)據(jù)傳遞時，有確認(rèn)、窗口、重傳、流量控制、擁塞控制機制，在數(shù)據(jù)傳完后，還會斷開連接用來節(jié)約系統(tǒng)資源。這不僅使協(xié)議數(shù)據(jù)單元的首部增大很多，還要占用許多處理機資源。TCP 一般用于文件傳輸、發(fā)送和接收郵件、遠程登錄等場景。
應(yīng)用層最接近于用于，它的任務(wù)就是通過應(yīng)用進程間的交互來完成特定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。
應(yīng)用層協(xié)議定義的是應(yīng)用進程間的通信和交互的規(guī)則。由于傳輸層傳來的數(shù)據(jù)五花八門，有 html 格式的，有 mp4 格式等等，所以對于不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需要不同的應(yīng)用層協(xié)議。在互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用層協(xié)議很多，如域名系統(tǒng) DNS，支持萬維網(wǎng)應(yīng)用的 HTTP 協(xié)議，支持電子郵件的 SMTP 協(xié)議等等。我們把應(yīng)用層交互的數(shù)據(jù)單元稱為報文。
由于本文的關(guān)鍵就是講解計算機之間的通信，所以其他協(xié)議我們就不講了，只講解一下 DNS 協(xié)議是如何將域名轉(zhuǎn)化為 IP 地址的。
域名系統(tǒng) Domain Name System 縮寫 DNS，是因特網(wǎng)的一項核心服務(wù)，它作為可以將域名和 IP 地址相互映射的一個分布式數(shù)據(jù)庫 (這里的分布式數(shù)據(jù)庫是指，每個站點只保留它自己的那部分?jǐn)?shù)據(jù))，能夠使人更方便的訪問互聯(lián)網(wǎng)，而不用去記住能夠被機器直接讀取的 IP 地址。
域名具有層次結(jié)構(gòu)，從上到下依次為：根域名、頂級域名、二級域名。
DNS 可以使用 UDP 或者 TCP 進行傳輸，使用的端口號都為 53。
大多數(shù)情況下 DNS 使用 UDP 進行傳輸，這就要求域名解析器和域名服務(wù)器都必須自己處理超時和重傳從而保證可靠性。
域名解析方式：
基本原理：
1）瀏覽器搜索自己的 DNS 緩存，緩存中維護一張域名與 IP 地址的對應(yīng)表；
2）若沒有，則搜索操作系統(tǒng)的 DNS 緩存；
3）若沒有，則操作系統(tǒng)將域名發(fā)送至本地域名服務(wù)器（遞歸查詢方式），本地域名服務(wù)器查詢自己的 DNS 緩存，查找成功則返回結(jié)果，否則，通過以下方式迭代查找：
4）本地域名服務(wù)器將得到的 IP 地址返回給操作系統(tǒng)，同時自己將 IP 地址緩存起來
5）操作系統(tǒng)將 IP 地址返回給瀏覽器，同時自己也將 IP 地址緩存起來
至此，瀏覽器已經(jīng)得到了域名對應(yīng)的 IP 地址。
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源：網(wǎng)絡(luò)
現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸手段很多，最普遍的有U盤，局域網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)等，人們已經(jīng)習(xí)慣了這種基于互聯(lián)網(wǎng)、wifi的生活方式，記得很多年以前互聯(lián)網(wǎng)還沒這么發(fā)達時，幾個同寢室的小伙伴想傳輸文件和聯(lián)網(wǎng)打游戲是多么奢侈的一件事情，不過辦法總是有的，有些方法我們都干過，比如用雙絞線直連等。
于是我又把兩臺電腦直連的方法搜集了一下，列舉3種常用的直連方法，以應(yīng)對一些特殊的場合傳輸文件。
網(wǎng)絡(luò)工程師用得比較多
準(zhǔn)備材料：
電腦：2臺，配有網(wǎng)卡
網(wǎng)線：一般雙絞線即可，水晶頭2個
下面開始制作網(wǎng)線
按照直連的做法開始制作直連線的RJ45A的水晶頭
RJ45型水晶頭T568A線序
直連線的另一端按RJ45B水晶頭制作方法制作
RJ45型水晶頭T568B線序
直連線接入兩臺電腦后，兩臺的網(wǎng)卡燈開始閃爍
現(xiàn)在開始配置電腦IP地址
A電腦的IP地址為192.168.1.1（其他也可以，同一段即可）
B電腦的IP地址為192.168.1.2（其他也可以，同一段即可）
A和B兩臺電腦的IP地址配置完成后，使用ping命令測試網(wǎng)絡(luò)，發(fā)出ping命令后網(wǎng)絡(luò)通暢，可以傳輸文件了。
兩個小伙伴出差或不愛帶無線AP的人用得多
準(zhǔn)備材料：
電腦：2臺，配有無線網(wǎng)卡
檢查無線網(wǎng)卡是否支持承載網(wǎng)絡(luò)
（1）以管理員身份運行命令提示符：windows鍵---搜索框輸入cmd ----右鍵以管理員身份運行
（2）在命令提示符窗口中輸入命令：netsh wlan show drivers 按回車，在顯示的內(nèi)容中找到“支持的承載網(wǎng)絡(luò)：是”，說明無線網(wǎng)卡支持承載網(wǎng)絡(luò)，顯示否即不支持。
（3）還是在命令符提示窗口中，輸入netsh wlan set hostednetwork mode=allow ssid=mmr1981 key=12345678。解釋下這個命令中的三個參數(shù)：mode，是否啟用虛擬WiFi網(wǎng)卡，allow為開啟，disallow則為禁用；ssid，無線網(wǎng)名稱，即你到時要連接的wifi的名字；key，無線網(wǎng)密碼。
（4）做完上面的步驟，即無線wifi已創(chuàng)建。下面還需要啟動你創(chuàng)建的wifi熱點。首先打開網(wǎng)絡(luò)和共享中心----更改適配器設(shè)置，檢查是不是多出來一個名字叫無線網(wǎng)絡(luò)連接2圖標(biāo)。
（5）還是再更改適配器設(shè)置里，選中你當(dāng)前連接的無線網(wǎng)絡(luò)，右擊屬性，在彈出的菜單中，點擊共享標(biāo)簽，勾上允許其他連接，家庭網(wǎng)絡(luò)連接里選擇無線網(wǎng)絡(luò)連接2，確定后完成。
（6）最后，再次進入命令提示符窗口，輸入netsh wlan start hostednetwork
（7）此時在無線網(wǎng)絡(luò)連接里，就能看到你創(chuàng)建的無線網(wǎng)絡(luò) mmr1981 ，快讓小伙伴們連接上來吧。
這個Usb線可不是普通的Usb線，它長這樣
連接方式：USB口直連，傳輸距離比較短，一般不超過5米
安裝驅(qū)動和專用客戶端軟件即可進行文件傳輸。
線有兩種做法，一種是交叉線，一種是平行（直通）線
交叉線的做法是：一頭采用568A標(biāo)準(zhǔn)，一頭采用568B標(biāo)準(zhǔn)
平行（直通）線的做法是：兩頭同為568A標(biāo)準(zhǔn)或568B標(biāo)準(zhǔn)，（一般用到的都是568B平行（直通）線的做法）
568A標(biāo)準(zhǔn)：白綠 綠 白橙 藍 白藍 橙 白棕 棕568B標(biāo)準(zhǔn)：白橙 橙 白綠 藍 白藍 綠 白棕 棕
先來認(rèn)識一下網(wǎng)線模塊，這個就是裝在家里網(wǎng)線插座后面的模塊 ，左右兩面，上面A、B表示的是兩種不同的打線方式，任選一種即可。
1－3、2－6交叉接法。雖然雙絞線有4對8條芯線，但實際上在網(wǎng)絡(luò)中只用到了其中的4條，即水晶頭的第1、第2和第3、第6腳，它們分別起著收、發(fā)信號的作用。這種交叉網(wǎng)線的芯線排列規(guī)則是：
網(wǎng)線一端的第1腳連另一端的第3腳，網(wǎng)線一端的第2腳連另一頭的第6腳，其他腳一一對應(yīng)即可。這種排列做出來的通常稱之為“交叉線.例如，當(dāng)線的一端從左到右的芯線順序依次為：白綠、綠、白橙、藍、白藍、橙、白棕、棕，另一端從左到右的芯線順序則應(yīng)當(dāng)依次為：白橙、橙、白綠、藍、白藍、綠、白棕、棕。
100M接法。這是一種最常用的網(wǎng)線制作規(guī)則。所謂100M接法，是指它能滿足100M帶寬的通訊速率。它的接法雖然也是一一對應(yīng)，但每一腳的顏色是固定的。具體是：
第1腳——橙白、第2腳——橙色、第3腳——綠白、第4腳——藍色、第5腳——藍白、第6腳——綠色、第7腳——棕白、第8腳——棕色，從中可以看出，網(wǎng)線的4對芯線并不全都是相鄰排列，第1腳、第3腳、第5腳和第7腳包括2對芯線，但是順序已錯亂。
這種接線方法也是應(yīng)用于集線器（交換機）與工作站計算機之間的連接，也就是“直連線”所應(yīng)用的范圍。
下面開始打線了，首先還是先把網(wǎng)線的外皮剝掉，這次可以剝得長點兒，便于后面打線。露出了四組雙絞線： 將線分成左右兩組，按照A或者B的方式把相應(yīng)顏色的線卡在模塊相應(yīng)的位置：在打線之前我們再來認(rèn)識一下這個打線的工具：這是打線工具的頭，金屬的一邊（下圖右邊）是一個類似剪刀的頭，可以剪掉多余的線頭。 下面開始打線，用工具壓住模塊和線，用力壓下去，將線卡在模塊里面，并把多余的線頭剪掉。 將其他的線都按照一樣的方式打好 [1]
如果連接的雙方地位不對等的，則使用平行（直通）線，例如電腦連接到路由器或交換機
如果連接的兩臺設(shè)備是對等的，則使用交叉線，例如電腦連接到電腦
都接一樣是可以的，因為一般網(wǎng)線用的只有1.2.3.6 其他就算沒接通一樣都是可以用的
直連網(wǎng)線和交叉網(wǎng)線的線序
雙絞線的制作方式有兩種國際標(biāo)準(zhǔn)，分別為EIA/TIA568A以及EIA/TIA568B。而雙絞線的連接方法也主要有兩種，分別為直通線纜以及交叉線纜。簡單地說，直通線纜就是水晶頭兩端都同時采用T568A標(biāo)準(zhǔn)或者T568B的接法，而交叉線纜則是水晶頭一端采用T586A的標(biāo)準(zhǔn)制作，而另一端則采用T568B標(biāo)準(zhǔn)制作，即A水晶頭的1、2對應(yīng)B水晶頭的3、6，而A水晶頭的3、6對應(yīng)B水晶頭的1、2。
T568A標(biāo)準(zhǔn)描述的線序從左到右依次為：
T568B標(biāo)準(zhǔn)描述的線序從左到右依次為：
雙機互連直接用雙絞線連接（不用集線器也可以），使用簡單的對等網(wǎng)組網(wǎng)方案：
第一步、分別給兩臺機器裝上網(wǎng)卡以及網(wǎng)卡的驅(qū)動程序；
第二步、做一根交叉雙絞線：
交叉線的做法是：一頭采用568A標(biāo)準(zhǔn)，一頭采用568B標(biāo)準(zhǔn)
注：
568A標(biāo)準(zhǔn)：白綠，綠，白橙，藍，白藍，橙，白棕，棕
568B標(biāo)準(zhǔn)：白橙，橙，白綠，藍，白藍，綠，白棕，棕