上海网站哪个比较好,汕头网站建设设计公司,jrs直播(无插件)直播极速体育360,网站开发咨询1. 网络发展史 网络发展的几个主要时期#xff1a; 单机时代-局域网时代-广域网时代-移动互联网时代 随着时代的发展#xff0c;越来越需要计算机之间互相通信#xff0c;共享软件和数据#xff0c;即以多个计算机协同工作来完成 业务#xff0c;就有了网络互…1. 网络发展史 网络发展的几个主要时期 单机时代-局域网时代-广域网时代-移动互联网时代 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。 数据共享的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。
1.1 局域网 局域网把几个电脑通过路由器连到一起即 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 1基于网线直连 直接相连要求电脑上有很多网口 2基于路由器组建 一般的家用路由器常见的是五个网口1WAN4LAN想要让这几个电脑能在同一个局域网中上网就需要把他们连接到LAN口其中WAN 口是用来连上级的路由器的 3基于交换机组建 交换机可以拓展路由器的端口 1.2 广域网 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。且要注意局域网和广域网之间都没有明确的界限 2. 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。
2.1 IP地址 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。 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。 特殊IP 127.*的IP地址用于本机环回(loop back)测试通常是127.0.0.1 本机环回主要用于本机到本机的网络通信系统内部为了性能不会走网络的方式传输对于开发网络通信的程序即网络编程而言常见的开发方式都是本机到本机的网络通信。 IP地址解决了网络通信时定位网络主机的问题
2.2 端口号 在网络通信中端口号可以标识主机中发送数据、接收数据的进程。即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。 端口号格式是0~65535范围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。 两个不同的进程不能绑定同一个端口号但一个进程可以绑定多个端口号。 一个进程启动后系统会随机分配一个端口启动端口 程序代码中进行网络编程时需要绑定端口号收发数据的端口来发送、接收数据。 进程绑定一个端口号后fork一个子进程可以实现多个进程绑定一个端口号但不同的进程不 能绑定同一个端口号。 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。
2.3 协议
2.3.1 认识协议 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、规则网络上本质上是通过光/电只能用高低电平高低频光信号表示1或0等二进制数据 信号进行信号传输我们通过协议来约定通信双方都遵循的方式来传输数据 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。通常由三要素组成 1. 语法即数据与控制信息的结构或格式 类似打电话时双方要使用同样的语言普通话 2. 语义即需要发出何种控制信息完成何种动作以及做出何种响应 语义主要用来说明通信双方应当怎么做。用于协调与差错处理的控制信息。 类似打电话时说话的内容。一方道你瞅啥另一方就得有对应的响应瞅你咋的 3. 时序即事件实现顺序的详细说明。 时序定义了何时进行通信先讲什么后讲什么讲话的速度等。比如是采用同步传输还是 异步传输。 女生和男生的通话总是由男生主动发起通话而总是在男生恋恋不舍的时候由女生要求 结束通话。 协议protocol最终体现为在网络上传输的数据包的格式。
2.3.2 协议的作用 就好比见网友彼此协商胸口插支玫瑰花见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 2.3.3 知名协议的默认端口 系统端口号范围为 0 ~ 65535其中0 ~ 1023 为知名端口号这些端口预留给服务端程序绑定广泛使用的应用层协议如 22端口预留给SSH服务器绑定SSH协议 21端口预留给FTP服务器绑定FTP协议 23端口预留给Telnet服务器绑定Telnet协议 80端口预留给HTTP服务器绑定HTTP协议 443端口预留给HTTPS服务器绑定HTTPS协议 同时以上只是说明 0 ~ 1023 范围的知名端口号用于绑定知名协议但某个服务器也可以使用其他 1024 ~ 65535 范围内的端口来绑定知名协议
2.3.4 五元组 在TCP/IP协议中用五元组来标识一个网络通信 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
2.3.5 协议分层 网络通信的场景可能会遇到很多复杂的问题就需要通过协议来进行解决问题 如果弄一个大的协议来解决这些所有的问题此时这个协议就非常大和复杂不利于我们学习和理解相比之下我们就把大的协议拆分成小的协议让每一个小的协议只专注于做每一件小事使得每一个小的协议都不太会复杂 由于拆分出来的小协议非常多不便于很好的管理就需要对协议进行分层按照协议的定位/作用分类并且约定了不同层次之间的“调用关系”“上层协议调用下层协议”“下层协议给上层协议提供支持”这样的话这么多协议就不容易混乱 协议分层的好处 1、协议分层之后上层和下层之间就进行了封装使用上层协议不必过多关注下层协议使用下层协议也不必过多关注上层协议 2、协议分层之后每一层协议都可以根据需要灵活替换 综上所述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 3. 协议分层
3.1 OSI七层网络协议 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 它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来概念清楚理论也比较完整。通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯。 OSI七层网络协议实现简介如下 OSI七层网络协议结构分层如下 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。
3.2 TCP/IP五层或四层模型 3.2.1 认识TCP/IP协议 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。 应用层应用程序如何使用该数据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。 传输层关注起点和终点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。 网络层进行路径规划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。 数据链路层两个相邻节点之间的数据传输情况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 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。 物理层描述进行网络通信时所需要的硬件设备以及负责光/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。光纤网线的规格和规范 两种协议比较如下图所示 3.2.2 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。 3.2.3 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 两台计算机通过TCP/IP协议通讯的过程如下所示 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 4. 封装分用 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长载荷(payload)有多长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。 下面通过一个例子来讲解eg考虑A通过QQ 将有一个hello传递给B;
4.1 封装 下面是封装的过程 发送方
1、应用层 QQ应用程序就会把用户输入的“hello”给打包成一个应用层的数据报该数据报的格式只有qq程序员才能知道假设数据报的格式是下图所示的 如上所示我们就可以把应用层数据报通过操作系统的api把数据交给传输层
2、传输层 就要对刚才的应用层数据在进行打包变成传输层的数据报这里所说的打包过程本质上还是“字符串拼接”在刚才的应用层数据报的基础上拼接上传输层的报头 传输层的典型协议是TCP和UDP协议且一个数据报报头载荷所谓进行封装的过程也就是给数据添加更多“辅助信息”的过程即传输层的打包图解如下图所示 传输层的数据封装好之后就会进一步交给网络层
3、网络层 网络层最主要的协议是ip协议 网络层的数据打包好之后就继续报数据交给“数据链路层”来进一步打包
4、数据链路层 在该层的打包信息如下图所示 最后将打包好的数据交给物理层
5、物理层 将上述的数据转换成2进制的0,1序列通过光信号、电信号进行传输 从上层协议到下层协议层层给数据报添加报头的这个过程称为“封装”数据发送出去之后就会经过一系列的交换机和路由器的转发因为A和B一般来说不是直接通过网线连接的且中间还要经过很多的路由器和见换机设备的转发当数据到达B这边后B就要针对上述所传输的数据进行“分用”即对于所打包的数据进行层层解析
4.2 分用 接收方
1、物理层 拿到的光信号-转换成二进制数据-得到以太网数据报 最后将得到的数据交给数据链层队形的协议来处理
2、数据链路层 通过以太网针对以太网数据报进行解析这个解析过程就会解析出报头和报尾以及中间的载荷把载荷部分进一步的在交给网络层的相关协议来处理 3、网络层 ip协议在进一步的针对网络层数据报进行解析去掉报头拿到载荷再进一步把载荷数据包交给上层传输层 4、传输层 此处使用的是UDP协议针对这个数据报进行解析拿到载荷去掉报头把载荷数据进一步上交给上层应用层并根据端口号来区分把数据报交给哪个应用层 5、应用层 把上述的数据报根据端口号交给qq这个程序 qq程序就要进一步解析这里的数据这个解析过程也是按照前面程序员自定义的应用层协议来展开的 ps本篇的内容就到这里了如果大家感兴趣的话就请一键三连哦
