一、网络基础知识

1、IP地址和端口号

1.1、IP地址

• 定义：用于在网络中唯一标识设备的地址。
• 格式：通常由四个数字组成，以点分十进制表示，例如：192.168.0.1。(IPv4)
• 作用：允许网络中的设备相互通信，通过IP地址可以定位到特定的设备。

1.2、端口号

• 定义：用于标识设备上特定进程的数字。
• 范围：从0到65535。其中，0到1023为系统保留端口，用于特定的网络服务（如HTTP、HTTPS等）；其他端口可由用户自定义，用于不同的应用程序或服务。
• 作用：在网络通信中，与IP地址结合使用，用于指定发送或接收数据的特定进程。确保数据能够准确地到达目标服务或应用程序。

1.3、总结

        IP地址和端口号共同构成了网络通信的基础。IP地址负责定位到网络中的设备，而端口号则负责定位到设备上的特定服务或进程。在进行网络通信时，发送方需要知道接收方的IP地址和端口号，以确保数据能够正确地到达目的地。

        此外，端口还可以分为物理端口和逻辑端口。物理端口是实际存在的硬件接口，如计算机的USB接口、网络接口等。而逻辑端口则是逻辑上用于区分不同服务的端口，它们不对应物理设备上的具体接口，而是用于在网络通信中区分和识别不同的服务。

示例1：

示例2：

2、公网IP和局域网IP

        公网IP和局域网IP（内网IP）是两种不同类型的IP地址，它们在网络通信中各有其特定的作用。

2.1、公网IP（Public IP）

• 定义：公网IP地址是由Internet网络信息中心（Inter NIC）负责分配，并分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。这些IP地址是全球唯一的，用于在Internet上直接访问和识别设备。
• 特点：
  • 唯一性：每个公网IP地址在全球范围内都是唯一的，不会分配给两个不同的设备。
  • 数量限制：公网IP地址是有限的，不能无限制地分配给所有用户。通常，它们遵循先到先得的原则进行分配。

2.2、局域网IP（Local IP或私有IP）

• 定义：局域网IP地址属于非注册地址，专门为组织机构的内部网络使用。这些地址通常用于局域网内的设备间通信，而不是用于在Internet上进行通信。
• 特点：
  • 非唯一性：局域网IP地址在内部网络中是唯一的，但在Internet上不是唯一的。不同的内部网络可以使用相同的局域网IP地址范围，而不会发生冲突。
  • 数量限制：局域网IP地址在理论上可以是无限的，因为它们是专门为内部网络设计的，不需要全球唯一性。

2.3、总结

        公网IP地址用于Internet上的设备识别和通信，具有全球唯一性和访问权限。而局域网IP地址用于内部网络的通信，具有非唯一性和内部访问权限。两者在网络通信中各自扮演着重要的角色，确保设备能够在不同的网络环境中进行通信和连接。

3、局域网IP如何访问Internet

3.1、访问原理

        局域网IP不能直接访问Internet，但可以借助具有公网IP的设备进行中转。如下图所示：

• 在家里，在公司里，只有路由器才有公网IP
• 其他电脑只有局域网IP，比如192.18.x.x
• 家里的电脑，公司的电脑，IP都是192.168.0.100，但是它们并没有冲突：因为它们处于不用的局域网
• 局域网里的电脑要访问公网，怎么办？要路由器帮忙！

3.2、访问流程

(1)通过路由器访问公网IP流程：

• 主机A的局域网IP是10.1.1.100，它使用端口1025，去访问公网211.100.7.34
• 但是它没有公网IP，跟路由器说：哥们，帮帮忙
• 路由器就把数据包里的(10.1.1.100:1025)改成自己的IP和端口(162.105.176.65:16384)，发出伪造的数据包
• 服务器收到后，返回数据给路由器(162.105.176.65:16384)
• 路由器收到数据后查表：
  • 这是主机A要我取的数据
  • 于是把数据包里的目的(162.105.176.65:16384)改为(10.1.1.100:1025)
  • 并发给主机A
• 主机A收到数据

(2)由以上流程可知：

• 局域网的电脑，借助路由器，可以访问公网
• 需要局域网内的电脑主动发起网络连接
• 公网无法主动访问局域网内的电脑：
  • 公网主动访问路由器时
  • 路由器：你访问谁呢？在路由器里都没有记录，丢掉
  • 这可以保护局域网内的电脑，比如前两年爆发的勒索病毒

4、不同局域网内的设备通信

(1)假设在局域网内有开发板，另一个局域网内有手机，两者均连接可上网的路由器。如下图所示：

(2)请问手机怎么才能访问到开发板？

• 硬件上：中间需要加上服务器，如下图所示。
• 协议上：有很多选择，例如MQTT，它更适合物联网。

访问流程：

• 手机发送数据包给服务器
• 开发板访问服务器拿到数据