上期回顾
首先，我们来回答上一次分享笔者提出的问题，集线器、交换机、路由器 在网络传输 计算机病毒 时也会中病毒么？？
先不忙，我们先理解一下计算机病毒原理。我们得明白，计算机病毒它是一个恶意的计算机程序。所以它需要：
1. 执行的底层操作系统
2. 完整的程式
3. 触发的条件
交换机 等设备具备了第一要素，但是不满足第二个要素，因为它们在网络中负责传输的是一个个 数据包，所以不能够形成一个完整的程式，因此，计算机病毒 也无法运行毒害它们。
好了，我们先对前面分享的内容，做一个 小结。
我们已经明白，网络通信 就是 交换数据包。A向B 发送 一个数据包，后者收到了，回复 一个数据包，从而实现两台电脑之间的通信。数据包 的结构，基本上是下面这样：
发送这个包，需要知道 两个地址：
1. 对方的MAC地址
2. 对方的IP地址
有了这 两个地址，数据包 才能准确送到 接收者 手中。但是，前面说过，MAC地址有局限性，如果两台电脑不在同一个子网络，就无法知道对方的MAC地址，必须通过 网关（gateway）转发。
于是就把这个数据包发到 网关A。网关A 通过 路由协议，发现 4号 位于 子网络B，又把数据包发给 网关B，网关B 再转发到 4号电脑。
1号 把 数据包 发到 网关A，必须知道 网关A 的MAC地址。
所以，数据包的 目标地址，实际上分成 两种 情况：
| 场景 | 数据包地址 |
|---|---|
| 同一个子网络 | 对方的MAC地址，对方的IP地址 |
| 非同一个子网络 | 网关的MAC地址，对方的IP地址 |
用户视角的网络
- 静态IP地址
你买了一台新MAC，插上网线，开机，这时MAC能够上网吃鸡吗？
通常我们必须做一些设置。有时，管理员（或者ISP）会告诉你下面四个参数，你把它们填入操作系统，计算机就能连上网了：
1. 本机的IP地址
2. 子网掩码
3. 网关的IP地址
4. DNS的IP地址
下图是Windows 系统的设置窗口。
这 四个参数 缺一不可。
由于它们是给定的，计算机每次 开机，都会分到同样的IP地址，所以这种情况被称作 静态IP地址上网 。
但是，这样的设置很 专业，普通用户 望而生畏，而且如果一台电脑的IP地址保持不变，其他电脑就不能使用这个地址，不够灵活。出于这两个原因，大多数用户使用 动态IP地址上网。
- 动态
IP地址
所谓 动态IP地址，指计算机开机后，会 自动分配 到一个IP地址，不用人为设定。它使用的协议叫做DHCP协议。
这个协议规定，每一个子网络中，有一台计算机 负责管理本网络 的所有IP地址，它叫做DHCP服务器。
新的 计算机 加入网络，必须向DHCP服务器发送一个DHCP请求数据包，申请IP地址和相关的网络参数。
上面说过，如果两台计算机在同一个子网络，必须知道对方的MAC地址和IP地址，才能发送数据包。
但是，新加入的计算机根本不知道这 两个地址，怎么发送数据包呢？
DHCP 协议做了一些巧妙的规定。
DHCP协议
首先，它是一种 应用层 协议，建立在UDP协议之上，所以整个数据包是这样的：
1. 最前面的 以太网标头，设置 发出方（本机） 的MAC地址和 接收方（DHCP服务器） 的MAC地址。
前者就是 本机网卡 的MAC地址，后者这时不知道，就填入一个广播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF。
2. 后面的 IP标头 ，设置 发出方的IP地址 和 接收方的IP地址。这时，对于这 两者，本机 都不知道。
于是，发出方的IP地址就设为0.0.0.0，接收方的IP地址设为255.255.255.255。
3. 最后的 UDP标头，设置 发出方的端口 和 接收方的端口。这一部分是DHCP协议规定好的，发出方是68端口，接收方是67端口。
这个数据包 构造完成 后，就可以发出了。以太网 是 广播 发送，同一个 子网络 的每台计算机都收到了这个包。
因为接收方的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF，看不出是发给谁的，所以每台收到这个包的计算机，还必须分析这个包的IP地址，才能确定是不是发给自己的。当看到 发出方IP地址 是0.0.0.0，接收方是255.255.255.255。
于是DHCP服务器知道 这个包是发给我的，而其他计算机就可以 丢弃 这个包。
接下来，DHCP服务器读出这个包的数据内容，分配好IP地址，发送回去一个 DHCP响应 数据包。这个响应包的结构也是类似的，以太网标头的MAC地址是双方的网卡地址，IP标头的IP地址是DHCP服务器的 IP地址（发出方） 和255.255.255.255（接收方），UDP标头的端口是67（发出方）和68（接收方），分配给 请求端的IP地址 和 本网络的具体参数 则包含在Data部分。
新加入 的计算机收到这个响应包，于是就知道了自己的 IP地址、子网掩码 、网关地址 、DNS服务器 等等参数。
-
一个实例：访问网页
- 本机参数
我们假定，经过上一节的步骤，用户设置好了自己的网络参数：
1.1 本机的IP地址
192.168.1.100
1.2 子网掩码255.255.255.0
1.3 网关的IP地址192.168.1.1
1.4 DNS的IP地址8.8.8.8
然后我们打开Chrome，想要访问Google，在地址栏输入了网址：www.google.com。【没有 科学上网 的同学就打开 百度】
这意味着，Chrome要向Google发送一个网页请求的数据包。
- DNS协议
我们知道，发送数据包，必须要知道对方的IP地址。但是，现在，我们只知道网址www.google.com，不知道它的IP地址。
DNS 协议可以帮助我们，将这个网址转换成IP地址。已知DNS服务器为8.8.8.8，于是我们向这个地址发送一个DNS数据包（53端口）。
然后，DNS 服务器做出响应，告诉我们Google的IP地址是172.194.72.105。于是，我们知道了对方的IP地址。
- 子网掩码
接下来，我们要判断，这个IP地址是不是在 同一个子网络，这就要用到 子网掩码。
已知 子网掩码 是255.255.255.0，本机用它对自己的IP地址192.168.1.100，做一个二进制的AND运算（两个数位都为1，结果为1，否则为0），计算结果为192.168.1.0；
然后对Google的IP地址172.194.72.105也做一个AND运算，计算结果为172.194.72.0。这两个结果不相等，所以结论是，Google与本机 不在 同一个子网络。
因此，我们要向Google发送数据包，必须通过网关192.168.1.1转发，也就是说，接收方的MAC地址将是 网关 的MAC地址。
- 应用层协议
浏览网页用的是HTTP协议，它的整个数据包构造是这样的：
GET / HTTP/1.1
Host: www.google.com
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1)
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9;
Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8
Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7
我们假定这个部分的长度为4960字节，它会被嵌在TCP数据包之中。
- TCP协议
TCP 数据包需要设置端口，接收方（Google） 的HTTP端口默认是 80，**发送方（本机）**的端口是一个随机生成的1024-65535之间的整数，假定为51775。
TCP 数据包的标头长度为20字节，加上嵌入HTTP的数据包，总长度变为4980字节。
- IP协议
然后，TCP数据包再嵌入IP数据包。IP数据包需要设置双方的IP地址，这是已知的，发送方是192.168.1.100（本机），接收方是172.194.72.105（Google）。
IP 数据包的标头长度为20字节，加上嵌入的TCP数据包，总长度变为5000字节。
- 以太网协议
最后，IP数据包嵌入 以太网数据包。以太网数据包需要设置双方的MAC地址，发送方为本机的网卡MAC地址，接收方为网关192.168.1.1的MAC地址（通过我们前面讲的ARP协议得到）。
以太网数据包的数据部分，最大长度为1500字节，而现在的IP数据包长度为5000字节。因此，IP数据包必须分割成 四 个包。因为每个包都有自己的 IP标头（20字节），所以 四个包 的IP数据包的长度分别为1500、1500、1500、560。
- 服务器端响应
经过多个网关的转发，Google的服务器172.194.72.105，收到了这 四个 以太网数据包。
根据 IP标头的序号，Google将四个包拼起来，取出完整的TCP数据包，然后读出里面的HTTP请求，接着做出HTTP响应，再用TCP协议发回来。
本机收到HTTP响应以后，就可以将网页显示出来，完成一次网络通信。
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