【网络协议从入门到底层原理】【01】基本概念

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学习态度：守破离

【网络协议从入门到底层原理】【01】基本概念

课前准备

互联网（Internet）

没有网络协议，就没有今天的互联网。

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为什么要学习网络协议

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学习中需要搭建的环境

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客户端VS服务器

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C/C++的跨平台原理

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Java的跨平台原理

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网络协议

什么是协议

协议是一种通用的标准，类似接口。

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协议是约束双方的一种标准、一种规范。
有一个标准规范的协议很重要，可以减少双方的沟通成本、提高办事效率。直接按照协议流程走就行。

网络协议

网络协议是用来规定网络双方两个节点如何进行通信的。
网络协议规定客户端能发什么、服务器能返回什么。客户端和服务器之间会有一种约定好的数据格式。
有了网络协议，发送数据的一方和接收数据的一方才能够进行有效的沟通。双方都会以某种格式来解析数据。
A、B两台计算机之间之所以能够互相收发数据，就是因为有网络协议的规定。
1. A、B两台计算机的数据传输应该经过哪些机器（交换机、路由器等）
2. 数据传输应该经过哪些层
3. 数据应该怎么包装
4. 数据格式应该是什么样子
5. …
没有网络协议，就没有今天的互联网。

网络互连模型

网络分层

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网络互连模型

国际标准：OSI 7层
实际应用：TCP/IP 4层
学习研究：5层

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OSI参考模型（Open System Interconnect Reference Model），具有7层结构，是国际标准组织ISO在1985年制定的。用来规定两个设备之间数据传输应遵循什么标准。
OSI参考模型只不过是一种理论上的标准。规定OSI参考模型的专家们有可能过于理论化，过于学术派，甚至这些专家们有可能在1985年制定网络OSI参考模型之前都没有过实战经验。
TCP/IP协议是已经在实际应用中得到认可的适合实战的网络模型，是适合传递数据、适合作标准的。比如现在的HTTP请求过程走的就是TCP/IP协议这四层。
网络层（Network）和网际层（Internet）是一样的，叫法不同而已。
图中最右边的5层模型，是为了方便学习和研究而特意划分的。

请求和响应过程

客户端和服务器之间收发数据不是直接进行的。需要遵循某种协议，走协议流程。
不管是什么协议，比如：HTTP、FTP、MQTT、RTMP，其数据传输的底层原理都是类似的，如下图所示那样对数据进行包装、拆包进行传输。

请求过程

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响应过程

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计算机之间的通信基础

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两台计算机之间通信之前需要知道对方的IP地址和MAC地址

IP地址是必须要知道的，MAC地址在发送数据过程中会被自动解析。

也就是说：计算机在通信之前都先会使用ARP广播来获取对方的MAC地址（如果没有MAC地址缓存的话），之后再去使用其他协议来进行通信。

网卡和MAC地址

计算机是使用网卡来接收数据的，而网卡拥有属于自己的MAC地址，因此我们得知道MAC地址才行。

一个网卡对应一个MAC地址

但是为什么我们只需要知道IP地址即可通信呢？因为MAC地址会被自动解析。

也就是说，不知道对方的MAC地址而只知道对方的IP地址，一样发送不了数据给对方，但庆幸的是，计算机已经自动帮助我们做好了MAC地址解析的工作。

ARP作用

同一网段下，计算机之间要通信，必须先使用ARP来广播获取对方的MAC地址。

发送的数据包中都会有源IP地址、目标IP地址、源MAC地址、目标MAC地址

广播获取对方的MAC地址之后，本地计算机上会将对方的MAC地址缓存起来（静态缓存 or 动态缓存）。

ARP地址解析协议（广播协议）（Address Resolution Protocol），可以根据IP地址获取物理地址（MAC地址）

广播是在同一个网段中传播的

同一个网段的终端都能够接收到广播（使用了 FFFF.FFFF.FFFF 广播地址）

广播会传播到所有能连通的设备上。

发广播的目的是获取对方的MAC地址

获取到对方的MAC地址才能进行真正的数据通信，发送数据到对方的网卡上。