【计算机网络一】网络学习前置知识

网络中必备概念

本篇文章旨在分享一些计算机网络中的常见概念，对于初学者或者准备学习计算机网络的人会有帮助。

1.什么是局域网与广域网？

随着时代的发展，越来越需要计算机之间互相通信，共享软件和数据，即以多个计算机协同工作来完成业务，就有了网络互连。

网络互连：将多台计算机连接在一起，完成数据共享。

数据共享本质是网络数据传输，即计算机之间通过网络来传输数据，也称为网络通信。

根据网络互连的规模不同，可以划分为局域网和广域网。

局域网

局域网是本地搭建的一种私有网络。局域网内的主机之间能方便的进行网络通信，又称为内网；局域网和局域网之间在没有连接的情况下，是无法通信的。

局域网组建网络的方式可以分为如下四种：

（1）给予网线直连

（2）基于集线器组建

（3）基于交换机组建

（4）基于交换机和路由器组建

广域网

通过路由器，将多个局域网连接起来，在物理上组成很大范围的网络，就形成了广域网。广域网内部的局域网都属于其子网。

2.什么是IP地址

在组建的网络中，需要判断数据是从哪台主机到哪台主机，此时就需要IP地址来进行标识。

IP地址有IPv4和IPv6，我们常说的IP地址都是指ipv4，是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节），通常用“点分十进制”的方式来表示，即 a.b.c.d 的形式（a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数）。如127.0.0.1。

3.什么是端口号

IP地址解决了网络通信时，定位网络主机的问题，但是还存在一个问题，传输到目的主机后，由哪个进程来接收这个数据？这就需要端口号来标识。

端口号用于定位主机中的进程。

端口号是0~65535范围的数字，在网络通信中，进程可以通过绑定一个端口号，来发送及接收网络数据。两个不同的进程，不能绑定同一个端口号，但一个进程可以绑定多个端口号。

4.什么是协议

有了IP地址和端口号，可以定位到网络中唯一的一个进程，但还存在一个问题，网络通信是基于二进制0/1数据来传输，如何告诉对方发送的数据是什么样的呢？

网络通信传输的数据类型可能有多种：图片，视频，文本等。同一个类型的数据，格式可能也不同，如发送一个文本字符串“你好！”：如何标识发送的数据是文本类型，及文本的编码格式呢？

基于网络数据传输，需要使用协议来规定双方的数据格式。

    协议，网络协议的简称，网络协议是网络通信（即网络数据传输）**经过的所有网络设备**都必须共同遵从的一组约定、规则。如怎么样建立连接、怎么样互相识别等。只有遵守这个约定，计算机之间才能相互通信交流。协议**最终体现为在网络上传输的数据包的格式**。

    计算机之间的传输媒介是光信号和电信号。通过 "频率" 和 "强弱" 来表示 0 和 1 这样的信息。要想传递各种不同的信息，就需要约定好双方的数据格式。

    系统端口号范围为 0 ~ 65535，其中：0 ~ 1023 为**知名端口号**，这些端口预留给服务端程序绑定广泛使用的应用层协议.

在网络传输中，我们通常需要知道五个信息，分别是源IP，源端口号，目的IP，目的端口号和协议号才能标识一个网络通信。

5.OSI七层模型

早期的网络协议很多，没有规范。国际标准化组织（ISO）提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架，简称OSI。

OSI（Open System Interconnection）七层模型是一个网络通信协议的标准化框架，它将计算机网络通信划分为七个层次，每一层负责不同的功能，从物理连接到应用程序的处理。这种模型有助于不同系统间的通信，更好地理解和管理网络通信的过程。

分层最大的好处，类似于面向接口编程：定义好两层间的接口规范，让双方遵循这个规范来对接。

在代码中，类似于定义好一个接口，一方为接口的实现类（提供方，提供服务），一方为接口的使用类（使用方，使用服务）：

• 对于使用方来说，并不关心提供方是如何实现的，只需要使用接口即可
• 对于提供方来说，利用封装的特性，隐藏了实现的细节，只需要开放接口即可。

OSI 七层模型划分为以下七层：

国际标准化组织在提出OSI模型是过于标准化，导致实际上的OSI七层模型既复杂又不实用，现实中组建网络时，将OSI七层模型中的部分分层进行了合并，形成了如下的TCP/IP四层模型。

6.TCP/IP四层模型

TCP/IP模型包括四个层次：应用层、传输层、网络层和网络接口层。

TCP/IP是一组协议的代名词，它还包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇。IP位于协议簇的第二层(对应OSI的第三层)，TCP位于协议簇的第三层(对应OSI的第四层)。

应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。

传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。

互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。

网络接口层：对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。

以下为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：

下图为数据封装的过程：

下图为数据分用的过程：