Linux： 网络基础

1.协议

为什么要有协议：减少通信成本。所有的网络问题，本质是传输距离变长了。
什么是协议：用计算机语言表达的约定。

2.分层

软件设计方面的优势—低耦合。
一般我们的分层依据：功能比较集中，耦合度比较高的模块层—高内聚。
每一层都要解决特定的问题！都有匹配的协议。

3.网络要解决的问题：

具有“下一跳”的能力，如何将数据交付给直接相连的下一台主机。
路径选择能力。
容错纠错能力。
目标主机收到数据后，解决应用的问题。

4.OSI七层模型

会话层、表示层、应用层；都被工程中合并为应用层。

5.TCP/IP五层(四层)模型

物理层：
了解集线器(当信息长距离传输时，信号衰减过多集线器可以对信息做信号放大)。
模拟信号(振幅)用于网络传输，数字信号(0/1的离散信号)适合家庭内部路由器二进制解释。
调制解调器(猫mode--光纤/双绞线-网线)，装网：光纤先接到猫(适配网络发送和本地局域网做数据解释，数字信号和模拟信号)上，再从猫接一根线和路由器连接。
连接局域网中的设备是路由器，路由器识别的是0/1二进制的数字信号。
网卡：有很多寄存器，其中储存很多0/1序列，它是连接计算机和局域网传输介质的一个硬件。

数据链路层：如何将数据交给相邻的主机。

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。

传输层：解决纠错和容错的能力。解决两台主机之间数据通信时的可靠性问题。

应用层：收到对发送的请求，应用层解释。

6.网络传输的基本流程 

6.1协议报头

a.协议每一层都有，而每一个协议最终表现就是协议都要有报头。
b.协议通常是通过协议报头来进行表达的，包头就是数据包经过每一层协议对其的封装。
c.每一份数据最终在被发送或者不同的协议层中，都要有自己的报头。
在网络协议中,我们可以认为同层协议在直接通信,也可以理解成向下交付,这是两种不同的认知。

 —如何判断哪里是报头，哪里是有效载荷—每一层协议的报头中，一定要涵盖这些信息。
—如何判断自己的有效载荷该交给上层的哪个协议—封装报头采用的方式。

6.2局域网

a.局域网中两台主机可以直接通信吗？ ——可以，两台相连的主机。(WIFI热点就是一个局域网)
b.局域网通信的原理：每一台主机都有网卡，每一张网卡都有自己的地址，这个地址称之为mac地址，48位的二进制数据可以按照16位进行解释，一串字符用来标识网卡的唯一性，被写进网卡里。全球内唯一，但不应用于全球，而是用在局域网中表征自己的唯一性。基本设备都有它们的序列号，方便溯源促使厂商产品迭代。
局域网主机之间是可以通信的，它们通过MAC地址识别信息是不是发送给自己的信息，如果不是就丢弃，是就进行处理。
常见局域网：
以太网:在局域网中任何一个时刻只允许一台主机发消息，否则就会发生碰撞—在一个冲突域内，这个局域网内的网络资源可以被称作共享资源，发生碰撞了该数据作废发送失败，要重新发送。
令牌环网：在局域网内只允许拿到特定数据的主机发送数据，一并发给另一台主机，另一台主机会拥有发送数据的权利...
无线LAN：以太网的变种。(以太：宇宙中可以传播光的一种介质)

6.3主机间跨网络通信

两台主机在同一网络内可以通过TCP/IP协议通过交换机/集线器直接交流；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。一个设备至少要横跨两个网络,才能实现数据报跨网络转发->路由器必须要横跨至少两个网络->有两个网络连接接口。
在链路层局域网有多种通信标准，在网络层往上都认为整个互联网全部是IP协议—屏蔽底层网络的差异；如今的互联网能够应用全球就是得益于IP协议屏蔽底层的差异。
请求与响应->数据段->数据包->数据帧
每一层要明确1>将报头和有效载荷分离 2>根据报头的字段决定将有效载荷交付给上层的哪些协议
###后续学习怎么理解在C语言中把一块内存空间划分成报头区域和有效载荷区域###

7.IP地址和MAC地址

当一台主机跨网络给另一台主机发信息时，会先根据IP地址查找对应的MAC地址（通过ARP协议或路由表），并在每跨一个网段时更改源MAC地址和目的MAC地址以适应新的网络段和传输路径(在该段局域网/网段中查找下一个路由/目标主机根据MAC地址)。而源IP地址和目的IP地址则保持不变，用于指导数据包在网络中的路由选择。总之在网络传输中，在每次路由选择时参考IP地址来更改下一个目标MAC地址，直到改成目标主机的IP地址完成数据传输。

7.1IP地址

IP地址是在IP协议中, 用来标识网络中不同主机的地址。IP地址4个字节32个bit位,IPV6是由于IPV4的IP地址不够的产物;IPV6(16字节-128bit位)在局域网环境已经开始推行。IP地址即在局域网中使用又在广域网中使用。
性质：IP地址是逻辑地址，不具备唯一性（私有地址在局域网内可重复，但公网地址全球唯一），是可以改变的，通常由网络管理员分配和管理‌。
应用：IP地址用于标识网络上的主机或设备，用于不同网络之间的通信，实现跨网络的路由和数据传输‌；IP地址在OSI模型中的第三层网络层工作，网络层基于IP地址转发报文‌。

7.2 MAC地址

MAC地址用来识别数据链路层中相连的节点。能够表示一张唯一的网卡，表现在局域网(主机间可以直接通信不用路由器转换)中。
性质：MAC地址是物理地址,具有唯一性,每个硬件制造出的MAC地址是固定的,全球唯一不可变‌。
应用：MAC地址作用是控制数据包在局域网中(数据链路层)的传输,用于局域网内设备间的通信‌；MAC地址在OSI模型中的第二层数据链路层工作，数据链路层基于MAC地址进行转发数据帧‌。