惊鸿一瞥-网络初识

💕"Echo"💕
作者：Mylvzi
文章主要内容：惊鸿一瞥-网络初识

一.网络的发展过程

网络的发展过程是循序渐进的,大致可以分为四个阶段:

单机时代->局域网时代->广域网时代->互联网时代

单机时代:就是每个机器之间是没有联系的,无法互相发送消息

局域网时代:机器与机器之间实现了小范围的通信!这都要归功于一个"伟大"的机器–>路由器,机器与机器之间通过路由器实现了互相通信,路由器(Router)是一种硬件设备,有五个接口,一个是WAN接口,用于和其他路由器进行连接,其余四个接口都是LAN接口,用于和计算机设备进行连接.

当然,随着设备数量的增加,我们可以使用交换器来扩展路由器的端口,其有一个接口是用来专门和路由器的LAN口进行连接,其余接口都可以和计算机设备进行连接,一个交换器上带有多个LAN接口

广域网时代:将多个局域网连接起来就构成了广域网,实际上,广域和局域之间并没有明确的界限,主要还是通过连接设备的多杀来进行划分,确定的

二.与网络有关的基本概念

1.IP地址

IP地址（Internet Protocol Address）地址就是计算机在网络中的地址

IP地址使用32位.四个字节的数字来进行表示,为了方便起见,每个字节通过 0-255之间的数字进行表示,并使用'.'进行分割,

如:190.0.89.110

就是一个IP地址,我们称这种表示方法为"点分十进制"

如何查看自己计算机的ip地址:

打开命令行
输入ipconfig

注意:

127.0.0.1是一个特殊的IP地址–“回环IP地址”,即如果将目的IP地址设置为回环IP地址,就相当于给自己发送消息

2.端口

端口是计算机用于区分不同应用程序的标志

端口号是由两个字节的数据组成,范围是 0 -65535,但是其中有一些固定的端口号供系统使用,其中：0 ~ 1023 为知名端口号，这些端口预留给服务端程序绑定广泛使
用的应用层协议，如：

22端口：预留给SSH服务器绑定SSH协议
21端口：预留给FTP服务器绑定FTP协议
23端口：预留给Telnet服务器绑定Telnet协议
80端口：预留给HTTP服务器绑定HTTP协议
443端口：预留给HTTPS服务器绑定HTTPS协议

3.协议

协议就是一种约定,是通信双方均需要遵守的一种约定

网络数据的传输是通过光信号/电信号进行传播的,光/电信号只能传播0/1,为了更好的进行数据的传输,设置了一些网络通信间的协议,通过这些协议,可以更加灵活的实现数据的识别,转化,传输等

一般来说,协议由一下三个部分组成:

语法:即数据表与控制信息的格式

就好比打电话,要规定好通话双方之间的交流语言:普通话
语义:规定发出何种控制信息,要做出什么响应等

即打电话的时候双方根据对方的话进行相应的回应,比如对方骂你,那你也肯定要骂回去,骂回去的这个动作就是相应,是根据对方骂的这个语义进行的回应
时序:规定事件执行的先后顺序

协议最终在网络传输中以数据包 的形式进行体现!!!

4.五元组

网络通信需要有五元组,源IP,源端口,目的IP,目的端口,以及协议类型,五元组在网络通信中的作用就类似于发快递
在这里插入图片描述
源IP:发件人地址
源端口:发件人姓名
目的IP:收件人地址
目的端口:收件人姓名
协议类型:快递公司

5.协议的分层

由于网络之间的通信十分复杂,为了更好的进行管理,根据协议的定位/作用进行了分层,不同协议之间遵守着"上层协议调用下层协议,下层协议为上层协议提供支持"这样的规则

对协议进行分层就是为了更好的管理协议,就像管理一个大的公司,老板不可能直接管理到每一个基层员工,但是老板可以在基层员工中选出中层领导,再让这些中层领导去管理基层员工,老板只需要管理中层领导即可,大大提高了信息传递的效率!

分层的最大好处,类似于面向接口编程,规定好不同层之间数据传输的接口,提供方与使用方通过这个接口来进行交互

对于使用方来说,不需要知道接口内部的具体实现细节,只需要通过接口来进行使用即可,大大降低了使用者的门槛

对于提供方来说,封装了内部的细节,只需提供接口即可

这样做的好处还是利于进行扩展和维护,单独对提供方进行修改并不会影响到使用方,对使用方进行修改也不会影响到提供方,类似于低耦合性的代码!
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二.OSI网络模型

OSI（Open Systems Interconnection）网络模型是一个抽象的框架，用于描述计算机网络中的通信协议及其交互,用于帮助人们更好的立即网络之间的传输,该模型由国际标准化组织（ISO）在20世纪80年代制定，并分为七个不同的层次，每个层次都负责特定的功能。注意,这是一个概念模型,而不是具体的协议,从上至下可以分为七层
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这里对OSI网络模型不做过多的介绍,重点掌握OSI网络模型的一个简化TCP/IP五层传输协议

三.TCP/IP五层传输协议

应用层:如何使用得到的数据

相较于数据的传输过程,程序员更加关注的是如何使用获得的数据,在应用层,就是为了确定应用程序是如何使用数据的

传输层:只关注起点和终点

就比如淘宝购物,站在商家的角度,他只关注发件人地址/电话和收件人地址和电话,至于中间的传输过程,快递是怎么传输的并不在意

网络层:路径规划

网络层就是做路径规划,就像快递运输一样,从一个地点到另外一个点的路径有很多,要考虑运输成本/效率/时间等等,类似的,网络之间的连接也是十分复杂的,从一个ip到达另一个ip之间可能有多种选择,需要在网络层做出路径规划

数据链路层:节点之间的传输

更关注中间过程,用于确定两个地址之间的运输方式,就像运快递一样,从一个地方到另一个地方是走水路还是公路?数据链路层就是用于确定数据在节点之间的运输方式

物理层:硬件设备

一个数据传输的例子:
A通过qq 发送"hello" 给B

首先QQ这个程序会在应用层这个层面上对"A向B传输消息"这个动作进行打包.将要传输的信息以一种特定的格式进行打包,比如可以这么打包:源qq,目的qq,发送时间,发送内容,qq就会按照这样的格式进行数据的打包,将打包好的数据交给传输层进行传输,为什么要打包呢?其实这也是一种协议,是应用层和传输层之间的约定,应用层通过上述格式来进行消息的传递,应用层的这种协议程序员可以自定义,一以下就是一种设计模式在这里插入图片描述

应用层通过操作系统的api将数据报交给传输层,同样的,传输层会根据传输层的协议对传输进来的数据报进行进一步的打包,封装,主要是通过两个协议:

UDP协议
TCP协议

这里的打包本质上还是一个字符串拼接的过程,在应用层打包好的数据报的基础上拼接一个报头,比如可以拼接一个UDP的报头:
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UDP报头中是二进制的数据,其中最关键的信息是源端口和目的端口,传输层打包好之后又会传递到网络层,网络层又会对传入的数据报进行进一步的封装,在网络层主要是通过IP协议对数据报进行封装,在原有的数据报的基础上,拼接一个IP协议的报头,报头内部也是二进制数据,主要存放源IP和目的IP
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紧接着,数据报又会被传输到数据链路层中,又会进一步的进行封装,这一层主要是通过以太网进行封装

紧接着,数据链路层打包好的数据报又会被传入到物理层之中,物理层主要是将传入的数据报数据转换为光/电信号