网络初识

一些基本概念认识

IP地址

概念：

IP地址用于定位主机的网络地址，标识了网络上设备所在的位置。也就是说主机在哪。

格式：

IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个字节。通常我们使用“点分十进制”的方式来表示主机的IP地址——>表示为a.b.c.d的形式，其中abcd都是取值在0~255的十进制整数。（0~255的原因是因为4个字节，每个字节是8位二进制数，而8位二进制数最大的数转化为10进制为255）。

如：

127.0.0.1——>01111111.00000000.00000000.00000001。

01111111对应的就是127.

端口号

概念：

端口号标识了一个具体的应用程序，用于定位主机中的进程。也就是说有了IP地址仅仅是定位了主机的位置，但是我们的程序在哪里运行还不确定，这时就需要端口号来帮助我们确定具体的应用程序。

格式：

端口号是0~65535范围内的数字。至于为什么是这个范围，可以看一下为什么端口号最大为65535？ - 日行一善g - 博客园 这篇文章。

协议

概念：

协议简单来说就是约定。网络协议是网络通信经过的所有网络设备都必须要遵守的一组约定。只有遵守了这个约定，计算机和计算机之间才能相互交流。

协议通常由三要素组成：

1. 语法：数据与控制信息的格式或者结构。如：在打电话时，电话双方要使用相同的语言。

2. 语义：要做什么，完成何种动作以及做出哪种反应。

3. 时序：事情实现顺序的详细说明。（何时进行通信，先讲什么后讲什么）

作用：

类似于：让不同厂商生产的计算机之间能够进行流畅的通信这样的作用。

协议分层

概念：

在网络通信需求场景复杂的情况下，实现的功能呢也会比较复杂，也就是说协议也会变得复杂。

这时，针对这个复杂的大协议，将之拆分成若干个相对简单的小协议，随着将协议拆分成小协议（每个协议负责一部分的功能），此时可以发现某些小协议之间，起到的作用和功能是类似的。针对这些小协议再进行“分类”（将功能才不多的协议放在同一层）。

作用：

1. 降低了学习和维护的成本。

2. 可以灵活的针对某一层的协议进行替换。

最重要的就是TCP/IP五层（四层）模型和OSI七层模型。但是OSI七层模型目前只存在于课本中，所以我们重点了解TCP/IP五层（四层）模型。

TCP/IP五层（四层）模型

物理层：约定了网络通信中的基础硬件设备是什么样的。

数据链路层：相邻两个节点之间如何去传输。

网络层：负责地址管理和路由管理。

传输层：端到端之间的传递。

应用层：负责应用程序间沟通。

客户端

就是发送方，发送指令到服务器。

服务器

就是接收方，接收客户端的指令对其进行响应。

当然，客户端和服务器都是相对而言的。

请求

类似于在浏览器的搜索栏输入想要搜索的内容，然后敲回车。

响应

类似于敲回车后，浏览器页面向用户反馈的内容。

两台主机之间的网络通信流程

以QQ为例，A给B发送一个hello。

发送方

1.应用层

用户在输入栏输入hello这个字符串，QQ这个应用程序将这个字符串给构造成一个应用层数据报。

所谓的“应用层数据报”本质上就是一个遵守了约定格式的字样。

但是这个约定的格式只有开发该程序的程序员知道，所以我们在这里假设一下，假设这个格式为：发送方QQ号；发送时间；接收方QQ号；消息内容。

程序要调用操作系统的api，把这个应用层数据报交给传输层。

2.传输层

在传输层中，要把上述应用层数据，构造成传输层数据报。

传输层使用到的协议，最出名的就是UDP和TCP协议，比如此处是使用UDP，就要构造UDP数据报（在应用层数据基础上，加上UDP报头）

这是另一个特定格式的字符串，此处就像字符串拼接一样，将报头和后面的数据拼接到一起。

所谓的报头就是一个标签，通过标签表示出当前要把这个消息怎么去进行传输。

传输层将上面这个UDP数据报交给网络层。

3.网络层

网络层最知名的协议是IP协议。

IP协议要基于上述数据打包成一个IP数据报。

这个也相当于是一个字符串，包含了另外一组的信息。

网络层数据报准备好，还需要进一步交给数据链路层。

4。数据链路层

数据链路层最知名的协议是“以太网”。

基于上述过程，还要打包成一个“以太网数据帧”。

接下来这个数据要继续往下层传递，交给物理层。

5.物理层

将上述二进制的数据转换成电信号/光信号。此时才是真正的将数据发送了出去。

封装

以上过程，从应用层到物理层，“层层加码”的这个过程称为“封装”。

接收方

1.物理层

网卡接收到的是光信号和电信号，是在物理层把这个信号转换成二进制数据的。

转换回的这个数据其实就是一个以太网数据帧。

将这个二进制数据传给数据链路层。

2.数据链路层

数据链路层需要去掉这个数据的帧头和帧尾，取出中间的载荷，交给更上层的网络层IP协议，以太网数据帧帧头里也会记录这个载荷是不是应该IP数据报。

3.网络层

IP协议对这个数据继续进行解析，解析出IP报头，取出IP协议的载荷，把这里得到的数据报再向上传递给上层传输层。

IP数据报里面记录，载荷是UDP还是TCP。

4.传输层

UDP再进行解析，取出报头，取出载荷，交给对应的应用程序。

UDP报头里面有一个重要的字段“目的端口”。目的端口是和一个具体的应用程序关联在一起的，因此可以根据这个端口来把数据交给应用程序。

5.应用层

qq应用程序会根据这个应用层协议对这个数据进行解析，显示到页面上。

至此，A向B传输一个hello这个过程完毕。

分用

上述过程中，从下到上层层解析，这个过程称为“分用”。