网络是数据传输的解决方案。计算机数量由少变多，计算机由单台机器完成某个功能变成多台机器协作完成某个功能，为了解决不同计算机的不同进程上面的数据交换，就有了网络通信。网络通信本质上就是进程间通信，只不过，两个进程位于不同的机器上。数据交换就是网络发展的原动力。

依据覆盖范围的网络分类

局域网（LAN）：LAN一般在距离上不超过10km；
城域网（MAN）：MAN覆盖的地理范围从几十千米至数百千米；
广域网（WAN）：覆盖的地理范围从数百千米至数千千米，甚至上万千米。

初识网络协议

协议是什么呢？就是一种约定，对于沟通来说，就是约定沟通双方传递信息的格式。

网络协议：约定网络主机在传输数据时的格式。

我们说，网络是数据传输的解决方案，解决的是不同主机的不同进程之间的数据传输方案，那我们约定的网络协议的格式一定要能体现出数据从哪里来，到哪里去，也就是要描述出数据传输是从哪台主机的哪个进程到哪台主机的哪个进程。

进入到网络中传输的数据不仅仅有进程自己的数据，还有协议的内容，协议的内容帮助要传输的数据正确的在网络当中传输到对方主机去。

网络数据=协议部分+应用层数据

协议部分的数据一定是传输双方约定好的，一定保存有数据从哪里来，到哪里去的信息。

应用层数据：基于操作系统和库函数写出来的程序，都是应用层程序，其产生的数据，就称为应用层数据。直白的说，应用层数据就是进程产生的，要依托网络进行传输的数据。
协议部分：数据需要管理，协议部分的数据也不例外，网络协议会管理协议部分的数据，管理=描述+组织，描述本质上就是一个结构体，所以协议部分的内容就是结构体数据。

网络协议分层

OSI分层模型

OSI理论分层模型从下到上分为物理层、数据层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

用OSI分层模型来表示网络数据传输：

TCP/IP分层模型

TCP/IP模型：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层。

TCP/IP模型是工业在使用的分层模型。

应用层数据在经过网络传播的时候，需要经过网络协议栈的封装，到达对端之后，需要经过网络协议栈的分用。 封装和分用都是针对网络协议的内容来说的，和应用层数据没有关系。

我们现在假设从机器A的进程A向机器B的进程B传输数据“Hello”，来详细描述一下每层的封装和分用。

网络协议栈封装的时候，增加了协议的内容，是为了在网络当中数据能够正确传输的。

网络协议栈中每一层的典型协议和典型设备

应用层

典型协议：HTTP/HTTPS协议、DNS协议（域名解析协议）
功能：产生应用层数据

传输层

典型协议：TCP协议、UDP协议
功能：负责端口之间的传输。描述数据从哪个进程来，到哪个进程去。源端口：描述数据从哪个进程来；目的端口：描述进程去往哪个进程

网络层

典型协议：IP协议
功能：负责网络传输和IP地址管理。

网络传输：负责数据从哪个机器来，去往哪个机器；用IP地址来描述，源IP地址：描述数据从哪个机器来；目的IP地址：描述数据去往哪个机器。

典型设备：路由器

网络是由一堆的转发设备构成，其中很重要的就是路由器，那路由器是怎么知道网络数据传往哪个机器呢？首先路由器会将光电信号转化称为二进制数据，再经过路由器的网络协议栈的层层分用，分用到网络层，获取目的IP地址。最后经过路由判断，将数据丢给下一个转发设备。

数据链路层

典型协议：以太网协议
功能：负责相邻设备的传输
典型设备：交换机

物理层

典型协议：以太网协议
功能：负责二进制数据和光电信号的转化
典型设备：集线器，负责放大传输过程中的信号

初识IP地址和MAC地址

IP地址

IP地址的本质，以ipv4版本为例，它是一个无符号的32位的整数，范围从0开始到2 ^ 32 -1 ，这中间的每一个数都是一个IP地址，为了方便人们记住域名，我们采用点分十进制来表示IP地址，将四个字节按照一个字节使用“.”进行分隔。这样，采用点分十进制之后，每一个数字的范围就是0到2^8-1，也就是[0，255].
IP地址的作用就是在网络当中标识一台主机。但是要注意的是，IP地址和机器的关系并不是全球唯一，IP地址并不是永远绑定给一台机器的。

MAC地址

MAC地址的本质：长度为48个比特位，6个字节，一般用16进制数字加上冒号的形式来表示。
MAC地址的作用：标识具体的一块物理网卡设备，MAC地址是全球独一无二的，在网卡设备出厂的时候，就会被打上MAC地址。

网络数据的收发都是通过网卡这个物理设备的。

MAC地址用来识别数据链路层中相连的结点。