文章目录
- 计算机网络的背景
- 网络发展
- 认识 "协议"
- 网络协议初识
- 协议分层
- 网络分层
- 网络传输基本流程
- 数据包封装和分用
- 网络中的地址管理
- 认识IP地址
- 认识MAC地址
计算机网络的背景
网络发展
独立模式:
计算机之间相互独立
在最早的时候,计算机之间是相互独立的,如果多个计算机要一起完成某个业务,那么只能等一台计算机处理完后再将数据传递给下一台计算机,然后下一台计算机再进行相应的业务处理;
网络互联:
多台计算机连接在一起, 完成数据共享
将这些计算机连接在一起,当某个业务需要多台计算机协同完成时,就可以将共享的数据放到服务器中进行集中管理
局域网LAN:
计算机数量更多了, 通过交换机和路由器连接在一起
局域网中有一种设备叫做交换机,交换机主要完成局域网内数据的转发工作
广域网WAN:
将远隔千里的计算机都连在一起
我们可以将广域网看成一个大的局域网。
认识 “协议”
在网络上通信的时候我们会有下面的问题
- 如何处理在网络中获取的数据?
- 丢包了应怎么办?
- 怎么定位要访问的主机或要访问的进程?
- 如何确定下一个路由器是谁?
为了解决上面的一些问题,我们不得不制定协议
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;
网络协议初识
协议分层
分层最大的好处在于 “封装” .
面向对象
保证代码的可维护性和可扩展性。
在打电话的时候甲说完话后并不是乙直接接收到,而是甲语言层将甲说的话记录下来,在甲的通信设备层进行编码,传给乙的通信设备层进行解码,最后向上交付给了乙的语言层,乙才通过话筒听到了甲所说的话。
网络分层
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
网络传输基本流程
我们需要知道:
- 每一层都需要有自己的协议
- 每一层都要有自己的报头
- 上到下,一定要封装报头
- 下到上,一定要去掉报头
然后,我们在看上面的图解
数据包封装和分用
- 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长, 载荷(payload)有多长, 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
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封装过程
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分用过程
网络中的地址管理
认识IP地址
IP地址有IPv4和IPv6两种;
IPv4是32个位的,而IPv6是128个位的。;
- IP地址是在IP协议中, 用来标识网络中不同主机的地址;
- 对于IPv4来说, IP地址是一个4字节, 32位的整数;
- 我们通常也使用 “点分十进制” 的字符串表示IP地址, 例如 192.168.0.1 ; 用点分割的每一个数字表示一个
字节, 范围是 0 - 255;
认识MAC地址
- MAC地址用来识别数据链路层中相连的节点;
- 长度为48位, 及6个字节. 一般用16进制数字加上冒号的形式来表示(例如: 08:00:27:03:fb:19);
- 在网卡出厂时就确定了, 不能修改. mac地址通常是唯一的(虚拟机中的mac地址不是真实的mac地址, 可
能会冲突; 也有些网卡支持用户配置mac地址);
IP地址和MAC地址的区别:
IP地址是指当前主机的起点以及目标主机的终点;
MAC地址是指在我们到达终点之前,我们的当前路由的上一站和下一站
比如西游记中唐僧取经:
源IP地址为东土大唐;
目的IP地址为西天如来佛祖;
经过的五指山、高老庄、流沙河、女儿国都属于MAC地址