[网络原理] 网络中的基本概念

人生,本就是苦乐参半,这样的生活才是丰富多彩.

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前言

本章开始,我们开启网络部分的知识大门.

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1. IP地址

1.定义: IP地址主要用于表示网络主机及其他网络设备的网络地址.
2.格式: 由32位二进制数组成,为了方便表示,这32位二进制通常以8位为一组,划分为4组.如10001000.10000000.01000000.00000100.通常表示成点分十进制.a.b.c.d.(a,b,c,d的取值范围为0~255).如上述地址可转为136.128.64.4
3.特殊的IP地址.以127开头的地址,为环回地址.用于本机到本机的网络通信.

2. 端口号

1.定义: 端口号用于标识主机中发送和接收消息的进程.
2.格式: 端口号是0~65535之间的数字,在网络通信中,进程需要绑定一个端口号来进行接受和发送数据.
3.注意事项: 一个进程能绑定多个端口号,但两个不同进程不能使用同一个端口号.

3. 协议

1.定义: 协议,即网络协议,网络协议指网络通信中经过的所有的网络设备都必须遵从一组协议,规定怎么建立连接,怎么相互识别.只有遵从了这个约定,计算机之间才能通信交流.
2.协议的组成: 语法,语义,时序.
a.语法,数据与控制信息的结构或格式.就像是约定好对方都能听得懂的格式.
b.语义,规定要发出何种信息,做出何种控制,要做出何种对应的响应.主要说明对方应该怎么做,用于协调与差错处理的控制信息.就像是双方规定好,我向你点头致意,你也要回我个点头.
c. 时序==,时间实现顺序的详细说明==.定义了何时通信,先讲什么,后讲什么,说话的速度,进行同步传输还是异步传输.
3.协议的作用
由于计算机之间的传输介质是光信号和电信号.通过频率和强弱表示1,0两种信息.要想传递各种不同的信息,需要约定双方的数据格式.
4.注意事项: 虽然端口的范围是0~65535,但需要注意的是,0-1023为知名端口号,已经被预留给服务端程序绑定广泛使用的应用层协议.所以,我们在设置端口号时,给定的范围是1024-65535.

4. 五元组

在TCP/IP协议中,用五元组表示一个网络通信.
a. 源IP,标识源主机
b. 源端口号,标识源主机中该次通信发送消息的进程
c. 目的IP,标识目的主机
d. 目的端口号,标识目的主机中该次通信中接收消息的进程.
e. 协议号,标识发送进程和接收进程双方约定的数据格式.
可通过在命令控制行中输入netstat -ano,查看网络传输中的五元组信息

5. 协议分层

分层的好处,类似于面向接口编程.定义两层的接口规范,让双方遵循这个规范来对接.下层为上层提供服务.
对于提供方来说,利用封装特性,可隐藏具体实现的细节,直接提供接口就可.
对于使用方来说,无需知晓提供方是怎么实现的,直接使用接口就可.

6. OSI七层模型

链路层自底向上,分为物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层.

层级	作用
应用层	针对特定应用的协议
表示层	进行固有数据格式和网络标准数据格式的转换
会话层	规定何时建立连接,何时断开连接,建立多久的时间
传输层	保证端到端之间数据的可靠传输
网络层	规定由哪条路由传输数据
数据链路层	规定相邻节点之间的传送和识别数据帧
物理层	界定网线和连接器的规格

OSI模型复杂又不实用,所以未应用在实际中.我们常使用的是TCP/IP协议.

7. TCP/IP协议

TCP/IP协议共分为五层.由下至上分别为物理层,数据链路层,网络层,传输层,应用层.下层协议为上层协议提供服务.
1.物理层: 负责光电信号的传输方式.如同轴电缆,双绞线,光纤,现在的无线网(wifi).物 理层决定最大传输速率,传输距离,抗干扰性.集线器工作在物理层.
2.数据链路层: 负责相邻节点之间的数据帧的传送和识别.帧同步(在网线上检测新帧开始的信号),冲突检测(检测到冲突就自动重发),数据差错校验(检测数据是否完全正确).交换机工作在链路层.
3.网络层: 负责地址管理和路由选择.在IP协议中,通过IP地址来表示一台主机,通过路由表的方式规划出两台主机数据传输的线路.路由器工作在网络层.
4.传输层: 考虑起点与终点之间的数据传输.如传输控制协议(TCP)能够保证数据可靠地从源主机发送到目的主机.
5.应用层: 负责应用程序之间的沟通.如简单电子邮件传输(SMTP),文件传输协议(FIP),网络远程访问协议(TeInet),网络编程主要应用于应用层.
由于物理层被考虑得比较少,所以,TCP/IP也被称为四层协议.

8. 封装和分用

1.数据包的称谓: 不同层对数据包的叫法不同,数据链路层叫帧,网络层叫数据报,传输层叫做段.
2.数据从应用层通过协议栈发送到网络上时,经过下面的每一层协议都会加上数据首部.称为封装.
3.上述的首部信息会包含首部有多长,上层协议的信息,载荷有多长等信息.
4.数据封装成帧发送到目的主机后,每层协议会剥掉相应的首部,然后根据首部数据中上层协议的信息,把数据交给上层协议处理.

9. 客户端与服务端

服务端: 在网络传输中,把提供服务的一方称为服务端.
客户端: 相对应的,我们把获取服务的一端称为客户端.
需要注意的是,一台主机是否为客户端与服务端并不是固定的.一台主机,当它提供服务的时候,它就是服务端,当它获取服务的时候,它的身份就变成了客户端.

10. 请求与响应

一般来说,获取一个网络资源,涉及到两次网络数据传输.
第一次,请求数据的发送,例如点餐时要一杯可乐.
第二次,响应数据的发送,例如为这个顾客提供一杯可乐.

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本文完