菜鸟笔记之计算机网络（2）

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了解互联网

计算机和一个巨大的分布式网络连在一起，就是互联网。互联网主干由一群超大型、带宽超高路由器组成的巨型分布式网络，会把数据拆成一个个数据包来传输。数据包（Packet）要想在互联网上传输要符合“互联网协议”的标准，简称IP，IP必须是独一无二的。

IP是一个非常底层的协议，数据包的头部只有目标地址，存“关于数据的数据”，也叫元数据（Metadata），当数据到达对方电脑，对方不知道把包交给哪个程序，因此需要在IP之上开发更高级的协议。这些协议里最简单最常见的叫“用户数据报协议”（User Datagram Protocol, UDP）。UDP也有头部，这个头部位于数据前面，头部里边包含有用的信息，其中之一是端口号。每个想访问网络的程序，都要向操作系统申请一个端口号。当一个数据包到达时，接收方的操作系统会读UDP头部，读里边的端口号。假如看到端口号是8000，就把程序交给某个程序。

总结： IP负责把数据包送到正确的计算机。UDP负责把数据包送到正确的程序。

UDP头部里还有“检验和”，用于检查数据是否正确。检查方式是把数据求和来对比。校验和是以16位形式存储（就是16个0和1），如果算出来的和超过了16位所能表示的最大值，则高位数会被扔掉，保留低位。 当接收方电脑接收到这个数据，它会重复这个步骤，把所有的数据加在一起，如果结果和头部中的校验和一致，代表一切正常，如果不一致，则数据肯定坏掉了（可能是传输中功率波动，或电缆出故障了）。UDP不提供数据修复或数据重发的机制，接收方知道数据损坏后，一般只是扔掉，UDP不知道数据包是否到达，发送方发了之后也不知道数据是否已经到达目的地，但是UDP又简单又快，需要在不同的场景下选择不同的传输协议才行。

如果需要所有数据必须到达，就用“传输控制协议”（Transmission Control Protocol），简称TCP。序号使接收方可以把数据包排成正确顺序，即使到达的时间不同。而且TCP要求接收方的电脑收到数据包且“校验和”检查无误后（数据没有损坏），给发送方发一个确认码（简称ACK），代表收到了。得知上一个数据包成功抵达后，发送方会发下一个数据包。如果发送一段时间后没有收到确认码，发送发会再发一次，如果接收方收到重复的数据包就删掉。TCP不是只能一个一个包的发，可以同时发多个数据包，收多个确认码，这大大提高了效率，不用浪费时间等确认码。TCP用这个信息，调整同时发包数量，解决拥堵问题，也可以处理乱序和丢失数据包，丢了就重发，还可以根据拥堵情况自动调整传输率。TCP最大的缺点是那些“确认码”数据包把数量翻了一倍，但并没有传输更多信息。 这种代价是不值得的，特别是对时间要求很高的程序，如在线射击游戏。

当计算机访问一个网站时，需要两个东西：1.IP地址。2.端口号。 例如172.217.7.238的80端口是谷歌的IP地址和端口号。但这串IP地址数字记起来比较麻烦，互联网有个特殊服务就是负责把域名和IP地址一一对应，它叫“域名系统”（Domain Name System），简称DNS。输入域名，DNS会查表，如果域名存在，就会返回对应的IP地址。

计算机网络的层次结构

视频链接 -> 计算机科学速成课 P29