🎄网络发展史

🌸独立模式

独⽴模式：计算机之间相互独⽴；

🌸网络互连

随着时代的发展，越来越需要计算机之间互相通信，共享软件和数据，即以多个计算机协同⼯作来完
成业务，就有了⽹络互连。

⽹络互连：将多台计算机连接在⼀起，完成数据共享。

数据共享本质是⽹络数据传输，即计算机之间通过⽹络来传输数据，也称为⽹络通信。
根据⽹络互连的规模不同，可以划分为局域⽹和⼴域⽹。

🌻局域网LAN

局域⽹，即 Local Area Network，简称LAN。

Local 即标识了局域⽹是本地，局部组建的⼀种私有⽹络。

局域⽹内的主机之间能⽅便的进⾏⽹络通信，⼜称为内⽹；局域⽹和局域⽹之间在没有连接的情况
下，是⽆法通信的。

局域⽹组建⽹络的⽅式有很多种：

🌼基于网线直连

🌼基于集线器组建

🌼基于交换机组建

🌼基于交换机和路由器组建

🌻广域网WAN

⼴域⽹，即 Wide Area Network，简称WAN。

通过路由器，将多个局域⽹连接起来，在物理上组成很⼤范围的⽹络，就形成了⼴域⽹。⼴域⽹内部
的局域⽹都属于其⼦⽹。

如果有北、中、南等分公司，甚⾄海外分公司，把这些分公司以专线⽅式连接起来，即称为“⼴域
⽹”。
如果属于全球化的公共型⼴域⽹，则称为互联⽹（⼜称公⽹，外⽹），属于⼴域⽹的⼀个⼦集。
有时在不严格的环境下说的⼴域⽹，其实是指互联⽹。
所谓 “局域⽹” 和 “⼴域⽹” 只是⼀个相对的概念。⽐如，我们有 “天朝特⾊” 的⼴域⽹，也可以看做
⼀个⽐较⼤的局域⽹。

🌳网络通信基础

⽹络互连的⽬的是进⾏⽹络通信，也即是⽹络数据传输，更具体⼀点，是⽹络主机中的不同进程间，
基于⽹络传输数据。

那么，在组建的⽹络中，如何判断到底是从哪台主机，将数据传输到那台主机呢？这就需要使⽤IP地
址来标识。

🌸IP地址

概念
IP地址主要⽤于标识⽹络主机、其他⽹络设备（如路由器）的⽹络地址。简单说，IP地址⽤于定位主
机的⽹络地址。

就像我们发送快递⼀样，需要知道对⽅的收货地址，快递员才能将包裹送到⽬的地。

格式

IP地址是⼀个32位的⼆进制数，通常被分割为4个“8位⼆进制数”（也就是4个字节），如：
01100100.00000100.00000101.00000110。

通常⽤“点分⼗进制”的⽅式来表⽰，即 a.b.c.d 的形式（a,b,c,d都是0~255之间的⼗进制整数）。
如：100.4.5.6。

🌸端口号

概念
在⽹络通信中，IP地址⽤于标识主机⽹络地址，端⼝号可以标识主机中发送数据、接收数据的进程。
简单说：端⼝号⽤于定位主机中的进程。

类似发送快递时，不光需要指定收货地址（IP地址），还需要指定收货⼈（端⼝号）。

格式
端⼝号是0~65535范围（两个字节）的数字，在⽹络通信中，进程可以通过绑定⼀个端⼝号，来发送及接收⽹络数据。

问题：
有了IP地址和端⼝号，可以定位到⽹络中唯⼀的⼀个进程，但还存在⼀个问题，⽹络通信是基于⼆进
制0/1数据来传输，如何告诉对⽅发送的数据是什么样的呢？

⽹络通信传输的数据类型可能有多种：图⽚，视频，⽂本等。同⼀个类型的数据，格式可能也不同，
如发送⼀个⽂本字符串“你好！”：如何标识发送的数据是⽂本类型，及⽂本的编码格式呢？

基于⽹络数据传输，需要使⽤协议来规定双⽅的数据格式。

🌸认识协议

🌻概念

协议，⽹络协议的简称，⽹络协议是⽹络通信（即⽹络数据传输）经过的所有⽹络设备都必须共同遵
从的⼀组约定、规则。如怎么样建⽴连接、怎么样互相识别等。只有遵守这个约定，计算机之间才能
相互通信交流。

协议（protocol）最终体现为在⽹络上传输的数据包的格式。

🌻作⽤

为什么需要协议？

就好⽐⻅⽹友，彼此协商胸⼝插⽀玫瑰花⻅⾯，这就是⼀种提前的约定，也可以称之为协议。

计算机之间的传输媒介是光信号和电信号。通过 “频率” 和 “强弱” 来表⽰ 0 和 1 这样的信息。要想传递
各种不同的信息，就需要约定好双⽅的数据格式。
• 计算机⽣产⼚商有很多；
• 计算机操作系统，也有很多；
• 计算机⽹络硬件设备，还是有很多；
如何让这些不同⼚商之间⽣产的计算机能够相互顺畅的通信?
就需要有⼈站出来，约定⼀个共同的标准，⼤家都来遵守，这就是 ⽹络协议；

🌻五元组

在TCP/IP协议中，⽤五元组来标识⼀个⽹络通信：

1. 源IP：标识源主机
2. 源端⼝号：标识源主机中该次通信发送数据的进程
3. ⽬的IP：标识⽬的主机
4. ⽬的端⼝号：标识⽬的主机中该次通信接收数据的进程
5. 协议号：标识发送进程和接收进程双⽅约定的数据格式

五元组在⽹络通信中的作⽤，类似于发送快递：

可以在cmd中，输⼊ netstat -ano 查看⽹络数据传输中的五元组信息：

如果需要过滤（⼀般是通过端⼝号或进程PID过滤），可以使⽤ netstat -ano | findstr 过滤
字符串

🌸协议分层

对于⽹络协议来说，往往分成⼏个层次进⾏定义。

什么是协议分层
协议分层类似于打电话时，定义不同的层次的协议

在这个例⼦中，我们的协议只有两层；但是实际的⽹络通信会更加复杂，需要分更多的层次。

🌸协议分层的作用

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。

这样能更好的扩展和维护，如下图：

🌸协议分层模型

🌻OSI七层模型

OSI：即Open System Interconnection，开放系统互连
• OSI 七层⽹络模型是⼀个逻辑上的定义和规范：把⽹络从逻辑上分为了7层。
• OSI 七层模型是⼀种框架性的设计⽅法，其最主要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传
输；

OSI 七层模型划分为以下七层：


OSI 七层模型既复杂⼜不实⽤：所以 OSI 七层模型没有落地、实现。
实际组建⽹络时，只是以 OSI 七层模型设计中的部分分层，也即是以下 TCP/IP 五层（或四层）模型来实现。

🌻TCP/IP五层（或四层）模型

TCP/IP是⼀组协议的代名词，它还包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇。
TCP/IP通讯协议采⽤了5层的层级结构，每⼀层都呼叫它的下⼀层所提供的⽹络来完成⾃⼰的需求。
• 应⽤层：负责应⽤程序间沟通，如简单电⼦邮件传输（SMTP）、⽂件传输协议（FTP）、⽹络远
程访问协议（Telnet）等。我们的⽹络编程主要就是针对应⽤层。
• 传输层：负责两台主机之间的数据传输。如传输控制协议 (TCP)，能够确保数据可靠的从源主机发
送到⽬标主机。
• ⽹络层：负责地址管理和路由选择。例如在IP协议中，通过IP地址来标识⼀台主机，并通过路由表
的⽅式规划出两台主机之间的数据传输的线路（路由）。路由器（Router）⼯作在⽹路层。
• 数据链路层：负责设备之间的数据帧的传送和识别。例如⽹卡设备的驱动、帧同步(就是说从⽹线上
检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就⾃动重发)、数据差错校验等⼯作。
有以太⽹、令牌环⽹，⽆线LAN等标准。交换机（Switch）⼯作在数据链路层。
• 物理层：负责光/电信号的传递⽅式。⽐如现在以太⽹通⽤的⽹线(双绞 线)、早期以太⽹采⽤的的同
轴电缆(现在主要⽤于有线电视)、光纤，现在的wifi⽆线⽹使⽤电磁波等都属于物理层的概念。物理
层的能⼒决定了最⼤传输速率、传输距离、抗⼲扰性等。集线器（Hub）⼯作在物理层。

物理层我们考虑的⽐较少。因此很多时候也可以称为 TCP/IP四层模型。

🌸网络设备所在分层

• 对于⼀台主机，它的操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容，也即是TCP/IP五层模型的下四
层；
• 对于⼀台路由器，它实现了从⽹络层到物理层，也即是TCP/IP五层模型的下三层；
• 对于⼀台交换机，它实现了从数据链路层到物理层，也即是TCP/IP五层模型的下两层；
• 对于集线器，它只实现了物理层；
注意我们这⾥说的是传统意义上的交换机和路由器，也称为⼆层交换机（⼯作在TCP/IP五层模型的下
两层）、三层路由器（⼯作在TCP/IP五层模型的下三层）。
随着现在⽹络设备技术的不断发展，也出现了很多3层或4层交换机，4层路由器。我们以下说的⽹络设
备都是传统意义上的交换机和路由器。

🌸网络分层对应

⽹络数据传输时，经过不同的⽹络节点（主机、路由器）时，⽹络分层需要对应。
以下为同⼀个⽹段内的两台主机进⾏⽂件传输：


以下为跨⽹段的主机的⽂件传输：数据从⼀台计算机到另⼀台计算机传输过程中要经过⼀个或多个路
由器

🌸封装和分用

• 不同的协议层对数据包有不同的称谓，在传输层叫做段(segment)，在⽹络层叫做数据报
(datagram)，在链路层叫做帧(frame)。
• 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)。
• ⾸部信息中包含了⼀些类似于⾸部有多⻓，载荷(payload)有多⻓，上层协议是什么等信息。
• 数据封装成帧后发到传输介质上，到达⽬的主机后每层协议再剥掉相应的⾸部，根据⾸部中的 “上
层协议字段” 将数据交给对应的上层协议处理。
下图为数据封装的过程
下图为数据分⽤的过程

⭕总结

关于《【网络原理】初识网络原理》就讲解到这儿，感谢大家的支持，欢迎各位留言交流以及批评指正，如果文章对您有帮助或者觉得作者写的还不错可以点一下关注，点赞，收藏支持一下！