网络原理 - 详解

一，网络通信基础

1.1 IP地址

描述一个设备在网络上的地址，一般使用4个0~255之间的数字，并且使用三给 . 进行分割，如：127.0.0.0

1.2 端口号

端口号是一个2个字节的整数，用来区分一个主机上的不同应用程序，不同的程序可以绑定不同的端口号，在同一个主机上，一个端口号只能绑定一个应用程序，但一个应用程序可以绑定多个端口号。(端口号：0~65535，1~1023专门给系统使用)

1.3 网络协议

网络通信（即网络数据传输）经过的所有网络设备都必须共同遵从的一组规则。如怎么样建立连接、怎么样互相识别等。

为什么会有协议？计算机的传递形式是光信号和电信号，通过频率和强弱来表示0和1这样的信息，要想传递不同的数据类型，就要约定双方的数据格式，就好比摩斯密码，我把信息传递给你，你也需要按照约定好的方式去翻译。

1.4 五元组

在 TCP/IP 协议中，用五元组来表示一个网络通信：

1. 源IP：标识源主机
2. 源端口号：标识源主机中该次通信发送数据的进程
3. 目的IP：标识目的主机
4. 目的端口号：标识目的主机中该次通信接收数据的进程
5. 协议号：标识发送进程和接收进程双方约定的数据格式

 1.5 协议分层

类似于敲代码，当代码越写越复杂时，往往将代码拆分成多个部分，这样可以更好理解代码。网络通信也是一样，当遇到复杂的场景时，往往需要大量的协议，如果使用一个协议来解决所有问题，那么协议就会非常庞大，不利于我们去理解和学习。

所以我们可以把大的协议拆分成多个小的协议，让每个小的协议负责一小块事务，这样更加利于理解学习。但是实际上网络通信会更加的复杂，拆分出的协议也就更多，协议一多就不好管理，这时候就需要对协议进行分层。

按照协议的定位/作用分类，并且约定不同层次之间的调用关系：1）上层协议调用下层协议  2）下层协议为上层协议提供支持。整体结构类似于一个公司，老板将一个大的任务分配给各个部门，各个部门主管在分配任务给各个员工。

协议分层的优点：

1）上层协议和下层协议之间进行了封装，双方之间互不干扰。

2）每一层协议都可以根据需求进行替换，更加灵活

1.6 TCP/IP五层模型 

 OSI 七层模型既复杂又不实用，所以在这里主要介绍TCP/IP五层模型：

• 物理层：描述网络通信的硬件设备，如：光纤，网线等
• 数据链路层：两个相邻节点之间的数据传输情况
• 网络层：负责地址管理和路由选择，也就是路径规划
• 传输层：负责两台主机之间的数据传输，只关注起点和终点
• 应用层：负责如何使用网络通信传递过来的数据

网络设备所在分层：

• 主机：操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容
• 路由器：从网络层到物理层
• 交换机：从数据链路层到物理层
• 集线器：物理层

注：并不绝对，随着科技的发展，单个设备涉及的层数也会越来越多

 1.7 封装和分用

封装：

 分用：就是上述过程的逆推，就类似于快递，装快递是"封装"，拆快递是"分用"，在分用的过程中还会遇到交换机和路由器，这又会产生封装，如下图：

 路由器也是同理，只不过要将数据分用到网络层。

二，网络编程基础原理

• 发送端：数据的发送方进程，称为发送端。发送端主机即网络通信中的源主机。
• 接收端：数据的接收方进程，称为接收端。接收端主机即网络通信中的目的主机。
• 收发端：发送端和接收端两端，也简称为收发端。
• 请求和响应：你上餐馆点菜是请求，餐馆给你上菜是响应。
• 服务端：在常见的网络数据传输场景下，把提供服务的一方进程，称为服务端，可以提供对外服务。
• 客户端：获取服务的一方进程，称为客户端
• 注意：发送端和接收端只是相对的，只是一次网络数据传输产生数据流向后的概念