网络原理初识

---

前言

随着互联网的发展，需要多个计算机协同工作，实现计算机之间通过网络来传输数据，及网络通信，网络互联分为局域网和广域网，学习通络通信之前，必须先掌握与其相关的基本知识点，本文记录了与网络相关的知识点。

---

一、网络通信基础

1、IP地址

IP地址用于定位主机的网络地址。其格式是一个32位的二进制，即4个字节，如：00111000.00111000.00111000.00111000。

2、端口号

端口号用于定位主机中的进程，例如：发快递的时候不仅有收货地址（IP地址），还需要有收货人（端口号）。需要注意的是：一个进程可以绑定多个端口号，但两个进程不定绑定同一个进程号。 其格式是在0~65535范围的数字，其中 0 ~ 1023为知名端口号。
例如：
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。

3、协议

IP地址和端口号可以用来定位唯一的一个进程，而对方发送的数据需要使用协议来规定双发的数据格式。
网络协议简称协议（protocol），通常由三要素：语法、语义、时序组成，协议最终体现在网络传输的数据包的格式。
（1）五元组
五元组用来标识一个网络通信，例如：TCP/IP协议，包括源IP、源端口号、目的IP、目的端口号、协议号。
（2）协议分层
由于网络通信往往会更加复杂，需要分更多的层次，通过分层将其分为一个个小的协议，学习和使用起来更加方便，类似于接口，定义好两层之间的接口规范，双方遵循这个规范来对接，定义一个接口，一方对接口的实现类，一方对接口的使用类，不用关心内部是如何实现的，利用了封装的特性。

4、模型

学习协议的分层模型，以更好的掌握网络通信过程。模型之间不能跨级别交流，下层为上层提供服务。

（1）OSI七层模型

应用层：针对特定应用的协议。
表示层：设备固定有数据格式和网络标准数据格式的转换。
会话层：通信管理。负责建立和端开通信连接。
传输层：管理两个节点之间的数据传输。
网络层：地址管理与路由选择。
数据链路层：互联设备之间传送和识别数据帧。
物理层：以“0”、“1”代表电压的高低、灯光的闪灭。界定连接器和网线的规格。
OSI七层模型比较复杂又不实用。

（2）TCP/IP五层（四层）模型

应用层：负责应用程序间的沟通，应用程序相关
传输层：负责两台主机之间的数据传输，进行端对端的传输
网络层：负责地址管理和路由选择，进行点对点的数据传输
数据链路层（网卡层）：负责数据帧的传送和识别，进行相邻结点间的传输
物理层（硬件）：负责光/电信号的传递方式。
应用层、表示层、会话层主要与应用程序有关，是我们主要操作部分，传输层和网络层操作系统会帮我们负责，而数据链路层和物理层是设备驱动程序与网络接口。

5、封装和分用

从应用层到物理层的传输，叫做封装，而相反的过程则称为分用。
数据封装过程：应用层中的用户数据到传输层后会加上TCP报头，传输层到网络层后会给加上IP报头，网络层将其交给数据链路层，数据链路层会给其封装上帧头和帧尾，数据封装成帧后发到传输介质上，通过电/光信号进行传输，到达主机之后在剥掉就是数据分用的过程。

数据分用过程：数据到达目的主机后每层协议再剥掉相关的首播，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。