网络通信学习

并发

• 并发 指计算机可以同时执行多项任务。
  • 要完成并发，可以像下图一样通过单核处理器对时间片管理，经过一定时间后执行另一个任务，这个过程称为进程或线程的上下文切换。
    

并行

• 并行则应该像下图那样，同时执行任务。
  • 要完成并行，可以通过多核处理器，像下图一样并行的执行任务，而不用等上一个任务完成后再进行下一个。
    

同步

• 同步是一个任务完全执行完之后再执行下一个任务，因此没有并发和并行的概念。

异步

• 异步是在执行A的时候，可以同时执行B，而不必等待A完成。
  • 上面针对并行和并发的例子都属于异步。
  • 对于多核处理器可以通过多线程来实现真正的并行。
    • <常用于计算密集的任务>
  • 对于单核处理器也可以通过回调函数的机制来实现异步的并发（单线程的异步编程）。
    • <对于I/O密集的任务如web开发等常用此方法>

通信过程

• 网络通信自下而上分为：
  • 物理层： 物理介质中传输信息（网线、光纤）。
  • 链路层： 同一网段通信（MAC地址、交换机）。
  • 网络层： 不同网段通信（路由器、IP地址）。
  • 传输层： 数据包到达计算机后到达具体的软件（端口）。
  • 应用层： 具体的应用。
  • DNS： 把相应的域名转化为相应的IP地址。
• IP地址： 由网络号和主机号组成
• 子网掩码： 告诉计算机哪些是网络号哪些是主机号。
  • 将子网掩码和IP地址都转化为二进制后，子网掩码的1对应的就是IP地址的网络号。

网络层

• 两种特殊的IP地址：
  • 广播地址：主机位全为1（向该地址发送数据包，网段中所有设备都会收到）
  • 网络地址：主机位全为0（表示这个网络)
    
• 网关： 软件层的路由器，是到其他网段的出口，也就是路由器接口IP地址。
  • 若目标IP在同一网段可以直接通信不需要网关，否则需要。
  • 例子：IP<192.168.1.76>;网关<192.168.255.256>
• 参考文献
• ARP协议： 根据IP地址查看MAC地址。

传输层

• TCP协议： 面向连接的（3次握手4次挥手）
  • 是可靠的，有重传机制，纠正乱序。
• UDP协议： 没有重传，也不可靠，但是速度快，占用资源少
  • DNS协议的传输层就是UDP协议。

应用层

• DHCP协议： 自动配置设备IP。
• DNS协议： 根据域名查询其指向IP。
• HTTP协议： 请求网页要用到的协议。

数据包组成

• 数据包： 帧头由：链路层的源、目标MAC地址；网络层的源、目标IP地址；传输层的源、目标端口构成；帧尾才是要传输的数据。
• NET： 网络地址转换。
  • 将源IP转化为公网IP，才可以进行英特网的通信。（一般我们的电脑通过路由器等进行NET转化了IP和端口后，就可以进行英特网的通信了）
• ※※※
  • IP地址是一个抽象地址，所以其实需要MAC地址才能通信（MAC地址是网卡出厂就写好的机器的唯一物理地址）。
  • 网络层虽然看起来是基于IP通过路由进行连接，但实际上是通过对IP匹配的MAC地址才能进行配对传输的。