网络（一）——初始网络

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。

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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

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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

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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