关于网站建设的意义,wordpress使用的爬虫,山东专业网站开发公司,淘宝做网站给了钱文章目录 1.网络发展史1.1独立模式1.2网络互连1.3局域网LAN1.3.1基于网线直连1.3.2基于集线器组建1.3.3基于交换机组建1.3.4基于交换机和路由器组建1.3.4.1路由器和交换机区别 1.4广域网WAN 2.网络通信基础2.1IP地址2.2端口号2.3认识协议2.4五元组2.5 协议分层2.5.1 分层的作用… 文章目录 1.网络发展史1.1独立模式1.2网络互连1.3局域网LAN1.3.1基于网线直连1.3.2基于集线器组建1.3.3基于交换机组建1.3.4基于交换机和路由器组建1.3.4.1路由器和交换机区别 1.4广域网WAN 2.网络通信基础2.1IP地址2.2端口号2.3认识协议2.4五元组2.5 协议分层2.5.1 分层的作用2.5.2 OSI七层模型[教科书上的实际上是没有的]2.5.3 TCP/IP五层或四层模型[实际上的情况]2.5.4 网络设备所在分层2.5.5 网络分层对应 2.6封装和分用2.7网络传输与接收 大家好我是晓星航。今天为大家带来的是 网络原理之初识 相关的讲解
1.网络发展史
1.1独立模式
独立模式计算机之间相互独立 1.2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。
1.3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
1.3.1基于网线直连 1.3.2基于集线器组建 1.3.3基于交换机组建 交换机只是封装到数据链路层。
1.3.4基于交换机和路由器组建 路由器封装分用到网络层就能完成后续转发。
1.3.4.1路由器和交换机区别
路由器是三层转发 -- 在 网络层 转发
交换机是二层转发 -- 在 数据链路层 转发 1.4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。 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。
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。
2.1IP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。
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但是还存在一个问题传输到目的主机后由哪个进 程来接收这个数据呢这就需要端口号来标识。
2.2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范围的数字(2个字节 16个bit位)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。
注意事项
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。 了解 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。 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。
TCP 和 UDP 的端口号都是使用2个字节16个bit位来表示的。要给端口号的取值范围0 - 65535 0 - 1023 这个范围的端口称为知名端口号/具名端口号这些端口号是属于已经分配给了一些知名的广泛使用的应用程序了。
2.3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。通常由三要素组成
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 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 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。
作用
为什么需要协议
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 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 需要补充的是
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。 餐厅的VIP包房是给会员使用但会员也可以不坐包房坐其他普通座位。 2.4五元组
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
例如西游记中唐僧进行自我介绍的时候说
贫僧 自 东土大唐 而来到西方 拜佛求经 而去。 源 IP ---- 东土大唐 源端口号 ---- 贫僧 目的 IP ---- 西方 目的端口号 ---- 拜佛求经 协议号 ---- 在西方约定见面给真经 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
2.5 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。
2.5.1 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 2.5.2 OSI七层模型[教科书上的实际上是没有的]
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。
2.5.3 TCP/IP五层或四层模型[实际上的情况]
TCP/IP可以理解为是 OSI简化的实现方式
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只考虑起点和终点。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。 越往下的越接近硬件设备
越往上的越接近用户·
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。
应用层是应用程序实现的(程序猿自己写的代码相关的)所以和咱们直接打交道的其实是应用层。下面四层都是现成的。只是需要知道是怎么工作的就行了不需要你实现一个 传输层协议。(但是经常会涉及到实现一个应用层协议…)
参考资料
TCP/IP四层模型和OSI七层模型的概念
拓展知识
以太网以太 - 人们认为光是一种波波的传递需要介质。真空中存在以太这种介质。进而衍生出 - 以太网是一种计算机局域网技术是现实世界中最普遍的一种计算机网络。 以太网和WiFi的区别 表示一个网络传输的数据的单位 包 (packet) 报(atagram) 帧 (frame) 段 (segment) 2.5.4 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。
2.5.5 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 2.6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。 下图为数据封装的过程 下图为数据分用的过程 2.7网络传输与接收 下面为我们网络传输的图 网络传输从 应用层 - 传输层 - 网络层 - 数据链路层 - 物理层(光信号与电信号) 上述从上到下层层解析这个过程为封装
封装包装快递
网络接收应用层 - 传输层 - 网络层 - 数据链路层 - 物理层(光信号与电信号) 上述从下到上层层复原这个过程为分用
分用拆快递。
从上述我们对比网络传输和接收可以看出我们这两个操作是相反的互斥的。
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