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独立模式
独⽴模式计算机之间相互独⽴
网络互连
随着时代的发展越来越需要计算机之间互相通信共享软件和数据即以多个计算机协同⼯作来完 成业务就有了⽹络互连。
⽹络互连将多台计算机连接在⼀起完成数据共享。
数据共享本质是⽹络数据传输即计算机之间通过⽹络来传输数据也称为⽹络通信。 根据⽹络互连的规模不同可以划分为局域⽹和⼴域⽹。
局域网LAN
局域⽹即 Local Area Network简称LAN。
Local 即标识了局域⽹是本地局部组建的⼀种私有⽹络。
局域⽹内的主机之间能⽅便的进⾏⽹络通信⼜称为内⽹局域⽹和局域⽹之间在没有连接的情况 下是⽆法通信的。
局域⽹组建⽹络的⽅式有很多种
基于网线直连 基于集线器组建 基于交换机组建 基于交换机和路由器组建 广域网WAN
⼴域⽹即 Wide Area Network简称WAN。
通过路由器将多个局域⽹连接起来在物理上组成很⼤范围的⽹络就形成了⼴域⽹。⼴域⽹内部 的局域⽹都属于其⼦⽹。 如果有北、中、南等分公司甚⾄海外分公司把这些分公司以专线⽅式连接起来即称为“⼴域 ⽹”。 如果属于全球化的公共型⼴域⽹则称为互联⽹⼜称公⽹外⽹属于⼴域⽹的⼀个⼦集。 有时在不严格的环境下说的⼴域⽹其实是指互联⽹。 所谓 “局域⽹” 和 “⼴域⽹” 只是⼀个相对的概念。⽐如我们有 “天朝特⾊” 的⼴域⽹也可以看做 ⼀个⽐较⼤的局域⽹。 网络通信基础
⽹络互连的⽬的是进⾏⽹络通信也即是⽹络数据传输更具体⼀点是⽹络主机中的不同进程间 基于⽹络传输数据。
那么在组建的⽹络中如何判断到底是从哪台主机将数据传输到那台主机呢这就需要使⽤IP地 址来标识。
IP地址
概念 IP地址主要⽤于标识⽹络主机、其他⽹络设备如路由器的⽹络地址。简单说IP地址⽤于定位主 机的⽹络地址。
就像我们发送快递⼀样需要知道对⽅的收货地址快递员才能将包裹送到⽬的地。
格式
IP地址是⼀个32位的⼆进制数通常被分割为4个“8位⼆进制数”也就是4个字节如 01100100.00000100.00000101.00000110。
通常⽤“点分⼗进制”的⽅式来表⽰即 a.b.c.d 的形式a,b,c,d都是0~255之间的⼗进制整数。 如100.4.5.6。
端口号
概念 在⽹络通信中IP地址⽤于标识主机⽹络地址端⼝号可以标识主机中发送数据、接收数据的进程。 简单说端⼝号⽤于定位主机中的进程。
类似发送快递时不光需要指定收货地址IP地址还需要指定收货⼈端⼝号。
格式 端⼝号是0~65535范围两个字节的数字在⽹络通信中进程可以通过绑定⼀个端⼝号来发送及接收⽹络数据。
问题 有了IP地址和端⼝号可以定位到⽹络中唯⼀的⼀个进程但还存在⼀个问题⽹络通信是基于⼆进 制0/1数据来传输如何告诉对⽅发送的数据是什么样的呢
⽹络通信传输的数据类型可能有多种图⽚视频⽂本等。同⼀个类型的数据格式可能也不同 如发送⼀个⽂本字符串“你好”如何标识发送的数据是⽂本类型及⽂本的编码格式呢
基于⽹络数据传输需要使⽤协议来规定双⽅的数据格式。
认识协议
概念
协议⽹络协议的简称⽹络协议是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 从的⼀组约定、规则。如怎么样建⽴连接、怎么样互相识别等。只有遵守这个约定计算机之间才能 相互通信交流。
协议protocol最终体现为在⽹络上传输的数据包的格式。
作⽤
为什么需要协议
就好⽐⻅⽹友彼此协商胸⼝插⽀玫瑰花⻅⾯这就是⼀种提前的约定也可以称之为协议。 计算机之间的传输媒介是光信号和电信号。通过 “频率” 和 “强弱” 来表⽰ 0 和 1 这样的信息。要想传递 各种不同的信息就需要约定好双⽅的数据格式。 • 计算机⽣产⼚商有很多 • 计算机操作系统也有很多 • 计算机⽹络硬件设备还是有很多 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
五元组
在TCP/IP协议中⽤五元组来标识⼀个⽹络通信
源IP标识源主机源端⼝号标识源主机中该次通信发送数据的进程⽬的IP标识⽬的主机⽬的端⼝号标识⽬的主机中该次通信接收数据的进程协议号标识发送进程和接收进程双⽅约定的数据格式 五元组在⽹络通信中的作⽤类似于发送快递 可以在cmd中输⼊ netstat -ano 查看⽹络数据传输中的五元组信息 如果需要过滤⼀般是通过端⼝号或进程PID过滤可以使⽤ netstat -ano | findstr 过滤 字符串
协议分层
对于⽹络协议来说往往分成⼏个层次进⾏定义。
什么是协议分层 协议分层类似于打电话时定义不同的层次的协议 在这个例⼦中我们的协议只有两层但是实际的⽹络通信会更加复杂需要分更多的层次。
协议分层的作用
为什么需要⽹络协议的分层
分层最⼤的好处类似于⾯向接⼝编程定义好两层间的接⼝规范让双⽅遵循这个规范来对接。 在代码中类似于定义好⼀个接⼝⼀⽅为接⼝的实现类提供⽅提供服务⼀⽅为接⼝的使⽤ 类使⽤⽅使⽤服务 • 对于使⽤⽅来说并不关⼼提供⽅是如何实现的只需要使⽤接⼝即可 • 对于提供⽅来说利⽤封装的特性隐藏了实现的细节只需要开放接⼝即可。
这样能更好的扩展和维护如下图
协议分层模型
OSI七层模型
OSI即Open System Interconnection开放系统互连 • OSI 七层⽹络模型是⼀个逻辑上的定义和规范把⽹络从逻辑上分为了7层。 • OSI 七层模型是⼀种框架性的设计⽅法其最主要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传 输
OSI 七层模型划分为以下七层 OSI 七层模型既复杂⼜不实⽤所以 OSI 七层模型没有落地、实现。 实际组建⽹络时只是以 OSI 七层模型设计中的部分分层也即是以下 TCP/IP 五层或四层模型来实现。
TCP/IP五层或四层模型
TCP/IP是⼀组协议的代名词它还包括许多协议组成了TCP/IP协议簇。 TCP/IP通讯协议采⽤了5层的层级结构每⼀层都呼叫它的下⼀层所提供的⽹络来完成⾃⼰的需求。 • 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。 • 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。 • 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。 • 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。 • 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。 物理层我们考虑的⽐较少。因此很多时候也可以称为 TCP/IP四层模型。
网络设备所在分层
• 对于⼀台主机它的操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容也即是TCP/IP五层模型的下四 层 • 对于⼀台路由器它实现了从⽹络层到物理层也即是TCP/IP五层模型的下三层 • 对于⼀台交换机它实现了从数据链路层到物理层也即是TCP/IP五层模型的下两层 • 对于集线器它只实现了物理层 注意我们这⾥说的是传统意义上的交换机和路由器也称为⼆层交换机⼯作在TCP/IP五层模型的下 两层、三层路由器⼯作在TCP/IP五层模型的下三层。 随着现在⽹络设备技术的不断发展也出现了很多3层或4层交换机4层路由器。我们以下说的⽹络设 备都是传统意义上的交换机和路由器。
网络分层对应
⽹络数据传输时经过不同的⽹络节点主机、路由器时⽹络分层需要对应。 以下为同⼀个⽹段内的两台主机进⾏⽂件传输 以下为跨⽹段的主机的⽂件传输数据从⼀台计算机到另⼀台计算机传输过程中要经过⼀个或多个路 由器
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⻓载荷(payload)有多⻓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。 下图为数据封装的过程 下图为数据分⽤的过程
⭕总结
关于《【网络原理】初识网络原理》就讲解到这儿感谢大家的支持欢迎各位留言交流以及批评指正如果文章对您有帮助或者觉得作者写的还不错可以点一下关注点赞收藏支持一下
