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网络基础原理概述
目录
认识网络—基础概述
用户态与内核态
直接进入主题，用户态和内核态其实都是一个大类，只是作为抽象概念大体介绍一下两台主机在网络上的连接。
先看图：
在这里明确一个概念，用户态也好，内核态也好都只是内存的不同区域
我们从一台主机的用户态的某个进程A出发，把内存的数据复制给本机的内核态，然后通过网卡，将数字信号转化为物理信号，经过光纤，再通过另一台主机的网卡把物理信号转化为数字信号，一步步到达进程B。
类似于这种复制
网卡如何发送数据
简单来说，三个步骤：
1.将数据装入网卡：数据复制
2.扣动扳机发射数据：fire()；
3.发送就要进行数据信号到物理信号的转变
数据在传输介质(网线)上的传播
首先，这样传播有可能出现信号衰退和信号差错的问题。
当我们的数据从网线到达另一张网卡时，网卡需要将数据传递到另一台主机的CPU中，此时我们则需要采取CPU中断操作：
首先让CPU停止当前循环去执行一段代码，这个过程叫做中断处理流程
然后，再将数据从网卡对应的位置复制到内核态的内存。
网络标准分层
什么是协议
这里说的是TCP/IP 5层协议
完成数据通信其实是一个非常复杂的过程，所以为了解决这个复杂的问题，最好的方式就是分层进行，各司其职，完成自己对应的任务，然后交给下一层来处理。
协议分层
现在我用一张图来简单表示一下两个进程间的通信：
那么每一层的具体作用到底是什么捏？
物理层
硬件角度保证数据转换/网络介质的传播
数据链路层
在同一个LAN(局域网) 中 ，一台主机的任意进程 —— 另一台主机的任意进程间的通信
网络层
在实现数据路由的功能基础上，跨LAN的主机到主机的通信。
传输层
实现主机上任意进程 —— 另一台主机任意进程的通信 ， 每一台主机都可以相互通信
应用层
实现应用自己的业务问题(具体协议取决于业务要求)
数据链路层详解：
LAN内部的通信
LAN内部就是带有一定拓扑的局域网，两台主机之间的连接。
那么拓扑如何进行传递呢，这个时候就需要用到集线器进行组网。
集线器
集线器有两个特点：
1.可以有效解决网络拓扑中的数据传递问题
2.工作在物理层(复制数据，信号放大)
冲突域
如上图所示，所有主机都在用同一条线路(信道)，但是信道的信号承载量可不是无限的，所以当信号过多时，信号就会在信道发生冲突。
当我们使用集线器进行组网，那么就会处于一个冲突域中，这是由集线器的工作原理所导致的
如何解决冲突域问题
交给数据链路层的冲突避免算法，例如：发现冲突就静默一段时间再发送
但这样还是无法很好地解决冲突问题。
解决冲突域问题的根本在于：
1.冲突域的主机不能太多
2.尽量减少冲突域的出现
因此，我们引出交换机的概念来减少冲突域
交换机
交换机工作在数据链路层，通过解析数据链路层放入的目标地址，决定把数据直接传递给谁
也就是说，我们只根据数据的目标地址，把数据发送给对应的目标，所以我们也可以通过交换机组建局域网。
交换机可以把冲突域划分起来，甚至可以让一个主机自己一个冲突域，那自然永远不会发生冲突。
广播域
MAC地址
MAC地址（物理地址）是数据链路层的地址，有48位，通常为12个16进制数，全世界网卡的MAC地址都是不会冲突的，因为网卡生产自带，可以理解为出生的人类DNA肯定不相同
广播地址
这个其实很容易理解，就是把发送数据的目标地址，从一个改成很多个，可以同时广播到不同的主机上。
网络层详解
网络层实现跨LAN的主机到主机之间的通信
路由器
路由器工作在网络层，至少连接两个局域网，所以至少有两张网卡
路由就是一个寻址的过程，寻找正确的地址，才能实现跨LAN的主机到主机
IP地址
IP地址是网络层地址，是一个32位2进制数，通常分割为4个 “8位二进制数”
一般用点分十进制表示 如 ： 114.114.114.114
IP地址是软件地址
IP地址会随时变化，且同一个网络内的IP地址不该重复。
在命令行使用nslookup 可以查到目标网址的对应IP
如：
传输层详解
经过网络层，主机已经相互连接了
传输层实现了主机进程到主机进程间的相互通信
但这里的进程，还可以再深入说，是进程的端口和进程的端口连接。
端口(port)
端口和进程的关系
一个端口对应一个进程，一个进程可以有多个端口。
我们把主机比作城市，进程比作房屋。
那每个房子里都有几个人住，这每个人就是一个端口。
这几个人都属于这个房子，而这个房子对应这些人。
端口的特性
一个进程可以有多个端口，不会发生冲突。
一个端口只能分配给一个人，不可以重复。
分层总结图
Sir，这里我就直接导图了
重要协议
同LAN内部应用层通信
数据传输一定是从应用层 到 应用层的。
发送方
发送方主要进行封装(必须携带分用和解包信息)
我们先将应用层数据打包好，然后一层层进行数据的封装，具体步骤是：
从应用层到传输层 放入 payload（负荷），也就是内容信息。
然后从传输层开始，每层都需要打包该层协议相关的控制信息，如端口，IP地址，MAC地址等，自身的和目标的都要打包好，放入header(首部)。
当我们走到物理层，数据已经封装好了，发送方的任务完成。
接收方
接收方进行解包/分用（根据本层的控制信息）
接收方将物理层传输过来的信息一步步解包，分用。
根据一层层解包，我们可以得到最终要传输的数据。
通过分用，我们可以从header中得到控制信息，数据从何而来，要传递给上层的谁，因此进行分用操作。
跨LAN的应用层通信
跨LAN的通信和同LAN差不多，但要注意长期目标和短期目标的区别。
一般，我们先寻找到短期目标，然后重新根据长期目标计算短期目标。
这里的短期目标指：同LAN内的目标
长期目标也就是最终目标
在这个过程中，我们会不断拆开数据链路层看一看，是不是我们要寻找的目标，如果是短期目标我们肯定是重新计算下一个短期目标，把数据再装回去发送，如果不是，我们就直接装回去寻找我们的目标。
其实这些数据通过路由器传达，因为路由器看得懂长期目标，而且可以动态计算下一个短期目标。
我觉得老师举的例子很好，我就直接套用了
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- 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_65278827/article/details/125860819