初识网络原理

矫情吗；* 2024-03-27 17:30 0阅读 0赞

一.网络的重要性

对于程序员而言，几乎所程序都依赖于网络，对于公司来说，几乎所有产品也是依赖于网络，这些产品不仅包括面向用户的产品，公司内部的一些服务也是基于公司内网来进行相互调用的。

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二.组网方式

①基于网线直连

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受限范围大，通信能力弱，现在没有人使用

②通过集线器的设备进行组网

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通过集线器进行数据的转发，但是只能一路转发（同时只能向一台计算机设备转发数据）,相对比较落后，目前也没有人用了

③通过交换机进行组网

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通过交换机进行组网，能够对所有的组网设备进行数据的转发，也就是说，它将若干台设备组成了一个局域网，目前主要在公司内网中使用

④通过路由器进行组网

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通过路由器进行组网能够连接外网，路由器下能够连接多个交换机，也就是说通过路由器进行组网能够连接多个局域网。

三.局域网和广域网

局域网和广域网是按照组网规模和计算机实现的功能来划分的

局域网：包括校园网，公司内网和我国特色的局域网，是一种私有网络

广域网：国际互联网，全球范围内不受限制的任务资源

四.IP地址和端口号

IP地址：描述了网络上的一个主机位置（相当于收货地址）

**IP地址本质上是一个32位的整数（四个八位二进制数）**，但是为了方便人们记忆，一般会把这32位的整数按照每个字节（0-255）分成四个部分，中间用 . 分割，称为“点分十进制”例如：130.1.2.3

127.0.0.1是一个特殊的IP地址，叫做**环回IP**，表示自己这个主机

端口号：程序运行时会在系统层面申请很多资源，对于网络通信需要的程序，端口号就是其中之一：描述计算机中的一个正在运行的应用程序。

端口号的范围：1-65535

其中：1-1024是比较有名的程序，行业中对比较有名的服务默认了一些常用的端口

1025-65535：一般情况下没有服务占用，一般自己指定

五.认识协议

有了IP地址（快递地点）和端口号（手机号）之后，我们还要指定采用哪种快递，这便是认识协议（采用哪种方式传输数据）

在网络通信中有这样几个重要信息：

①IP地址：标识源主机（收件人地址）

②端口号：标识源主机该次通信发送数据的进程（收件人手机号）

③目的IP地址：标识目标主机（发件人地址）

④目的端口号：标识目标主机中该次通信接收数据的进程（发件人手机号）

⑤认识协议：标识发送进程和接收进程双方规定的数据格式（采用哪种快递）

四.协议分层

协议分层类似于我们接收快递时，定义不同层次的协议：从快递单号的生成到开始从总部运输，再到地方运输，再到用户去取快递，分成了很多的层次：对于用户而言，我们不需要关注快递是如何运输和其他环节，我们只需要负责取快递即可。

为什么需要网络协议的分层？

分层最大的好处，类似于面向接口编程：定义好两层间的接口规范，让双方遵循这个规范来对接。

在代码中，类似于定义好一个接口，一方为接口的实现类（提供方，提供服务），一方为接口的使用类

（使用方，使用服务）：

对于使用方来说，并不关心提供方是如何实现的，只需要使用接口即可

对于提供方来说，利用封装的特性，隐藏了实现的细节，只需要开放接口即可。

互联网中的协议是如何分层的呢？

在教科书中，存在的是OSI七层网络模型

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但是这种模型麻烦且使用不方便，在实际应用中，我们更常用的是TCP/IP五层模型。

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1.  应用层：负责和用户（程序）的交互，负责接收和展示用户信息（比如我们收到快递时，只关注物品本身）

1.  传输层：，端到端的传输，负责数据的传输，保证数据能从源主机发送到目标主机（类似于确定收件人和发件人的地址）（只关注传输的起始点和最终点，不关注过程）

1.  网络层：负责地址管理和路由选择，规划出一条两台主机之间数据传输的路线,包括数据传输过程中经过其他的网络设备（相当于快递运送时途径的快递站点）（关注数据传输的每个过程，不关注结果）

1.  数据链路层：负责点到点之间的传输，每个网站设备的传输

1.  物理层：负责光/电信号的传输方式，比如以太网通用的网线

五.封装和分用

应用层数据通过协议栈发到网络上时，每层协议都要加上一个数据首部(header)，称为封装(Encapsulation)。

我们用生活中的例子进行举例说明:

我们使用qq给好友发了一条消息，那么这条消息中至少应该包含哪些信息呢？

①应用层

在应用层中，假设我们定义以下规范：

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至少应该包含三个信息：发送者的qq号，接受者的qq号，以及我们发送的信息内容，之后调用系统层面的API，将数据传输给传输层。

②传输层

在传输层中，存在着很多协议，其中最典型的是TCP和UDP协议，我们以TCP协议进行讲解：

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③网络层

网络层主要负责规划整个路径

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④链路层

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数据以二进制流的方式传输给物理层，在链路层使用的协议是以太协议

⑤物理层

在物理层将具体的数据转为光电信号，由源主机传输到目标主机

到达目标主机之后，则进行分用操作：

分用是封装的逆操作，将数据头一步一步的剥离

①物理层

在应用层将光电信号转化为二进制数据，将数据传输给链路层

②链路层

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当链路层获取到数据之后，将数据进行校验和，确定数据正确之后，将帧头和帧尾去除

③网络层

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根据IP协议解析，将TCP头去除

④传输层

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根据TCP协议解析，去除TCP头

⑤应用层

最后将数据在应用层进行解析，获取真实的用户消息，展示在用户界面。

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