【1】网络协议基础概念

【1】网络协议基础知识

1、互联网
2、为什么要学习网络协议
3、学习中需要搭建的环境
4、客户端-服务器
5、Java 的跨平台原理
6、C/C++的跨平台原理
7、一个简单的SpringBoot项目
- (1) pom.xml
- (2) application.yml
- (3) NetworkStudyApp.java
- (4) SwaggerConfig.java
- (5) HelloWorldController.java
8、什么是协议
9、网络互连模型
10、客户端传数据到服务器端
11、网络分层
12、计算机之间的通信基础
13、计算机之间的连接方式
- (1) 网线直连
- - ① 使用交叉线连接两台计算机
  - ② 设置两台计算机的IP地址
  - ③ ping 测试是否连通
  - ④ 使用仿真发数据包测试是否连通
  - ⑤ ARP 广播协议
- (2) 同轴电缆（Coaxial）
- (3) 集线器（Hub）
- - ① 三台计算机，一台集线器
  - ② 计算机1向计算机2发数据
  - ③ 集线器“没有智商”
- (4) 网桥（Bridge）
- - ① 设备搭建
  - ② 计算机1给计算机0发数据
- (5) 交换机（Switch）
- - ① 设备搭建
  - ② 计算机1给计算机0发数据
- (6) 路由器（Router）
- - ① 网桥、交换机等连接的设备必须在同一网段
  - ② 交换机跨网段传输数据
  - - 🍀 【A】搭建设备
    - 🍀 【B】设置网关的IP地址和设备的网关地址
    - 🍀【C】传输数据

1、互联网

🖊 互联网的出现，彻底改变了人们的生活方式，足不出户就可以购物、聊天、看电影、买车票、上班等
在这里插入图片描述

❓ 思考：数据是如何从一个设备传递到另一个设备的？
🖊 这一切都是由网络协议来规定的。没有网络协议，就没有今天的互联网。

2、为什么要学习网络协议

📕 互联网、移动互联网、物联网，都离不开网络协议
🖊 最熟悉的网络协议：HTTP
🖊 为了满足各种需求，产生了各式各样的网络协议（HTTPS、SMTP、MQTT、RTMP 等）
🖊 不同的网络协议有不同的应用场景

🍀 HTTP：HyperText Transfer Protocol：超文本传输协议

📕 随着物联网、音视频、直播等领域的发展，企业提高对开发人员网络基本功的要求，经常问网络协议的面试题
🖊 TCP和UDP的区别？说一下它们的报文格式？
🖊 TCP的流量控制和和拥塞控制？TCP如何实现可靠性传输？
🖊 为什么连接是3次握手，关闭是4次挥手？
🖊 7层模型与4层模型的区别？每一层的作用是什么？
🖊 交换机与路由器的区别？
🖊 …

3、学习中需要搭建的环境

📕 客户端-服务器开发环境
🖊 客户端：浏览器（HTML+CSS+JS）
🖊 服务器：Java

📕 网络抓包
🖊 浏览器（Chrome、Firefox）
🖊 抓包工具（Fiddler、Wireshark）

📕 模拟环境
🖊 xshell、packet-tracer、gns3

4、客户端-服务器

在这里插入图片描述

🖊 服务器软件（Tomcat）监听端口，端口（如 5200）和某个项目绑定
🖊 客户端通过端口和指定的项目交互

5、Java 的跨平台原理

📕 JVM（Java Virtual Machine）：Java 虚拟机
📕 Java 的跨平台：一次编译，到处运行
🖊 编译生成跟平台无关的字节码文件（class 文件）
🖊 由对应平台的 JVM 把字节码解析为机器指令（010101）
在这里插入图片描述
📕 如果代码有语法错误，将编译失败，就不会生成字节码文件
🖊 那就不会去运行一个 JVM 程序。最后导致 Java 程序运行失败

6、C/C++的跨平台原理

在这里插入图片描述
📕 使用平台相关的编译器生成对应平台的可执行文件

🖊 JS 是解释型语言，由对应平台的浏览器执行JS代码

7、一个简单的SpringBoot项目

(1) pom.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.7.5</version>
        <relativePath/>
    </parent>

    <groupId>com.guoqing</groupId>
    <artifactId>network-study</artifactId>
    <version>1.0.0</version>

    <properties>
        <springfox-swagger.version>3.0.0</springfox-swagger.version>
        <swagger-models-version>1.6.2</swagger-models-version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>io.springfox</groupId>
            <artifactId>springfox-boot-starter</artifactId>
            <version>${springfox-swagger.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>io.swagger</groupId>
            <artifactId>swagger-models</artifactId>
            <version>${swagger-models-version}</version>
        </dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
            <scope>runtime</scope>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

(2) application.yml

server:
  port: 5200
spring:
  mvc:
    pathmatch:
      matching-strategy: ANT_PATH_MATCHER
springfox:
  documentation:
    enabled: true # 是否启用Swagger功能
    open-api:
      enabled: true # 是否启用Swagger的open-api
    swagger-ui:
      enabled: true # 是否启用Swagger的WebUI

(3) NetworkStudyApp.java

@SpringBootApplication
public class NetworkStudyApp {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(NetworkStudyApp.class, args);
        System.out.println("服务启动成功✌");
        System.out.println("✌Swagger地址：http://localhost:5200/swagger-ui/index.html");
    }
}

(4) SwaggerConfig.java

@Configuration
public class SwaggerConfig {
    @Bean
    public Docket docket(Environment env) {
        return new Docket(DocumentationType.SWAGGER_2)
                .ignoredParameterTypes(HttpSession.class,
                        HttpServletResponse.class,
                        HttpServletRequest.class) // 忽略参数
                .apiInfo(apiInfo())
                .select()
                .apis(RequestHandlerSelectors.withClassAnnotation(RestController.class))
                .build();
    }

    private ApiInfo apiInfo() {
        return new ApiInfoBuilder()
                .title("学习网络")
                .description("原万事顺心")
                .contact(new Contact("张国庆", null, "3465764450@qq.com"))
                .version("1.0")
                .build();
    }
}

(5) HelloWorldController.java

@Api(tags = "网络协议学习")
@RestController
@RequestMapping("/hello/world")
public class HelloWorldController {
    
    @ApiOperation(value = "模拟登录", notes = "模拟登录")
    @PostMapping("/login")
    @ApiImplicitParams({
            @ApiImplicitParam(name = "username", value = "用户名"),
            @ApiImplicitParam(name = "password", value = "密码")
    })
    public String login(@RequestParam(defaultValue = "张思睿") String username,
                        @RequestParam(defaultValue = "zgq666") String password) {
        if ("张思睿".equals(username) && "zgq666".equals(password))
            return "张思睿 登录成功🍀";
        return username + " 登录失败😟";
    }
}

8、什么是协议

在这里插入图片描述

🖊 协议是一个约定
🖊 网络协议约定客户端可以发什么数据到服务器，服务器可以返回什么数据到客户端，约定数据格式等

9、网络互连模型

📕 为了更好地促进互联网络的研究和发展，国际标准化组织 ISO 在 1985 年制定了网络互连模型
🖊 OSI 参考模型（Open System Interconnect Reference Model），具有 7 层结构【国际标准】

在这里插入图片描述

10、客户端传数据到服务器端

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11、网络分层

在这里插入图片描述

12、计算机之间的通信基础

📕 需要得知对方的 IP 地址
📕 最终是根据 MAC 地址（网卡地址）输送数据到网卡，被网卡接收
🖊 如果网卡发现数据的目标 MAC 地址是自己，就会将数据传递给上一层进行处理
🖊 如果网卡发现数据的目标 MAC 地址不是自己，就会将数据丢弃，不会传递给上一层进行处理

13、计算机之间的连接方式

(1) 网线直连

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🌼 通过交叉线连接（不是直通线）

👇 使用思科模拟器（Cisco Packet Tracer）模拟

① 使用交叉线连接两台计算机

在这里插入图片描述

② 设置两台计算机的IP地址

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③ ping 测试是否连通

在这里插入图片描述

④ 使用仿真发数据包测试是否连通

在这里插入图片描述

⑤ ARP 广播协议

🖊 ARP 协议是广播
🖊 广播只在同一网段进行
🖊 广播的目标MAC地址是 FFFF.FFFF.FFFF，表示同一网段的设备的网卡都会收到广播信息
🖊 ARP 是有缓存的

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(2) 同轴电缆（Coaxial）

🖊 多台计算机互联

在这里插入图片描述

🖌 半双工通信（ 同一时间只能一个设备向另一个设备发数据 ）全双工通信：同一时间，A设备可以向B设备发数据，B设备也可以向A设备发数据
🖌 容易冲突
🖌 不安全
🖌 中间断了，则整个瘫痪
🖌 同轴电缆"没有智商"（会向所有的设备发广播）

(3) 集线器（Hub）

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🖌 半双工通信
🖌 容易冲突
🖌 不安全
🖌 根同轴电缆一样：没有智商（会向所有的设备发广播）

👇 使用思科模拟器（Cisco Packet Tracer）模拟

① 三台计算机，一台集线器

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② 计算机1向计算机2发数据

在这里插入图片描述

③ 集线器“没有智商”

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(4) 网桥（Bridge）

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🖌 能够通过自学习得知每个接口那侧的 MAC 地址
🖌 从而起到隔绝冲突域的作用

🖊 MAC地址表

在这里插入图片描述

网桥端口	MAC地址
LEFT	计算机6的MAC地址
RIGHT	计算机2的MAC地址
LEFT	计算机7的MAC地址

🖊 当网桥完全知道其每个端口那侧的所有设备的MAC地址的时候，每个接口那侧就是一个冲突域
🖊 当网桥知道目标地址是在接口的某一侧（如 LEFT）的时候，网桥就不会把数据发到 RIGHT
🖊 不同的冲突域的设备之间可以同时发数据
🖊 网桥只有2个接口，只能隔绝2个冲突域
🖊 同一冲突域内若有很多设备的话，这些设备之间是半双工通信