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计算机网络
计算机网络——就是实现计算机之间的通信的。
如果自己设计计算机网络，我们怎么设计呢？
最简单的——用一根线，把两台设备连接起来。
一台电脑通过发1010高低电平就能表示这个数据信号，另一台电脑就接收到了信号。
当有多台电脑时，它要实现两两之间都能通信，需要两两之间都要拉一条线，
这样的话线太多了。。。。
因此，我们提出：
转发——有一个中介帮忙转发，即从1发送到4时，能不能通过3，1发送到3，3再转发到4.
标识——在一个网络中，我们要表明自己的身份，
HUB集线器（物理层）
物理层——特别早期的一种设计方式，通过电信号传输数据
改进版：
通过转发思想：（提出一个设备，这个设备专门用来转发）
HUB（哈be）集线器就是做消息的转发，中介。
它做转发的方式非常暴力（群发）：即当他接收到1的数据时，他会同时转发给2，3，4，5
这种方式设计起来非常简单，设计成本也很低，线材也很简单，只需要简单的双绞线就可以了。
问题是：1只想发送到4，但是2，3，5也接收到了信息。怎么解决呢？——带标识来解决。
解决：4在接收到这个数据包以后，发送带有4的标识，即发现这个数据包是发给我的，我才会用这个数据包。
而2，3，5发现这个数据包是4标识，即不是发送给我的，那就直接把这个数据包丢弃掉了。
又出现了问题：1，2两个同时发送数据，HUB集线器只是负责接受，没法进行分辨，所以它在转发的时候，就会将这两个信号杂糅起来，然后发给3，4，5设备。这就有可能导致4接受到的消息是1，2两个消息混合起来的，那任何一个消息他都解析不出来，就导致1，2发送的数据包都无法用了。
CSMA/CD
针对以上问题，提出了一种协议：CSMA/CD
协议功能：（防止冲突）我在发送前，进行载波侦听，通过载波侦听，我先检测一下这个链路上有没有其他人正在发送数据，如果没有呢，我再进行数据的发送
最初计算机网络的一种网络组织形式。
缺点：
1.进行数据的广播（群发）会导致带宽利用率较低。
2.在链路上同时只能有一个设备发送数据，导致链路的利用率很低，如果网络规模不断扩大，如100000台设备，每一瞬间只能有一台设备发送数据，就会导致大多数人可能一天都轮不到我发送数据。
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因此我们提出了第二种设备—交换机。
SW 交换机 、mac/ip地址（数据链路层/mac层）
mac叫做物理地址，然后他却位于数据链路层
数据链路层有时候也叫做mac层
后来我们更关系数据层面的，就放到了数据链路层。
每一台设备呢都需要有一个标识，标识其实就是mac地址，
交换机和集线器的作用非常类似，它也是有一个中心的作用，它也可以实现数据的转发。
与HUB的区别：
1.HUB没有记录每台设备的标识，他只是将接收到的数据广播群发出去，然后设备自己判断这个消息是不是属于它的——工作效率很低
交换机中是可以记录这个地址的，主要是记录这个地址和这个端口的一个映射关系。地位为mac地址（物理地址）。mac地址是每个网络设备在出厂的时候就已经写死了。
）
SW是如何记录地址和端口的呢？
他其实是在这个交换机中维系了一张表
如果设备1想要跟设备3通信的话，设备1将数据发送到交换机，SW会到它自己维系的地址端口表中发现mac3对应的是3号口，所以他就会将设备1发送来的消息发送到mac3，消息就会从3号口发出来，最终设备3就接收到这个消息了。
好处——SW下，我不再需要将这个数据进行广播，
2.
SW是全双工的，HUB集线器大多数用的都是双绞线，双绞线它在工作的时候只能有一台设备进行发送的。但是SW使用的是网线，网线里面是有八根线的，正常情况下至少有四根线是在工作的，这种方式下可以实现数据的全双工。也就是设备1在发送的时候也可以进行数据的接收。在这个链路上的数据也不会产生冲突，1发送数据的时候2也可以发送数据
SW的地址端口表
映射表不是路由表——因为他还没有到路由层，他只是交换机。
表是如何建立起来的？
交换机接了3台设备。
一开始呢，交换机是没有表的（空表）
怎么建立这个映射关系呢？
1.A要向B发送数据，A发送这个数据上来以后他会首先查这张表，发现这张表中没有任何数据，同时A发送上来以后，确定了macA:1，将此信息记录到这张表中。
2.他的目的地址是B，让他去找B的时候呢，他发现找不到，表中没有B端口的信息，找不到的时候就往每个端口分别进行发送.
4号端口是B，B做出了回应，那这个时候他就会将macB记录到这个表中，
经过一段时间的记录以后，这个交换机就拥有了所有的mac地址和对应端口的映射关系。
交换机所在的这一层——数据链路层
数据链路层的数据
数据链路层的头记录了源地址和目的地址（mac地址）
SW的特点
可以进行桥接
有两台交换机，可以通过它们上面的两个端口进行桥接。桥接起来会产生一个现象：
A向C发送消息的时候，在路由表中没有找到，那它就会全部的广播发送（群发），当广播到最后一个口，5号口的时候它就进到另一个交换机里面了，另一个交换机里面，记录了C对应4号口，
就找到了C，最终把这个数据发送到了另一边的C，4号口上。发送完成以后，他会在A这个数据发送过来的时候记录下来，
同理，当B往这边发送消息的时候，也会把B记录下来，
多个mac地址（多个不同的同学，同学是不同的名字，身份证号）是可以对应着同一个端口（同一个学校）
SW缺点：
一般家庭条件下的SW可以存储几千的映射关系，这个几千个的存储量是比较小的，如果我们想要在全球范围内建立目前的这个计算机网络，几千个端口肯定是不够的，需要几十亿个。
而没有记录这个映射表信息的话，他就会一直广播（群发），导致消息洪范，效率是很低的。
使用SW交换机和mac地址相结合的这种方式，可以在一个比较小的局域网络内达到一个高效的传输
比如说我们几千个设备组成的一个局域网，这个网络呢，可能是整个校园网，一个工作室，一个家庭的网络。网络内部的这个SW效率还是很高的。
当网络规模扩大时，比如多个网络要合成一个大网络，比如清华的校园网和北大的校园网，把这两个合成一个大网络，可以用一个交换机，把这两个大网合成一个网络，—————合成的这个大网络存在问题是，这个交换机中的这个表可能记录不过来，最多只能存储几千个端口，没有记录的话，我就要进行不断的广播（群发），广播的效率很低，
————————————————————————在跨网络的时候，我们提出了一种新的方案，定一个新的设备，通过这个新的设备的连接不同的网络，这个新设备，就是路由器（网关）
路由器（网关）是跨在两个网络之间的一个连接点
路由器（网络层）
有了路由器，我们在不同网络之间的设备，如网络1中的设备1和网络2中的设备2进行通信时，就是通过路由器进行转发，从网络一转发到网络二。
如果是同一网络下的设备1和3通信，那就不需要经过路由器直接在网络内部进行转发。网络内部用交换机通信效率很高，所以同一网络的1和3直接走交换机。
IP地址
IP地址的作用：一个是用来标识这个网络的，二是标识设备的。
之前讲过设备用mac地址来标识。
ip地址是在哪个网络下的设备的标识。
IP地址：一个是标识网络2，一个是标识网络2下的我的设备
我自己的设备ip是192.168.0.102
我自己的路由表是默认路由器192.168.0.1
我自己的设备会把数据包发送到路由器上，发送到这个路由器上之后呢，路由器也有自己的一张路由表，路由表中记录了192.168.1.51这个ip地址，通过这个地址路由器能进行发送数据，即0.102——传到0.1——经过1.51发送到网络一，
因为1.51和1.254都是在网络一，所以很容易的就找到了1.254
即——————路由器的工作主要原理就是它既有网络一的IP，又有网络二的IP（路由器黑道白道都能混得开，黑道白道不能直接进行交流的，但通过路由器这个中间人，就能实现黑白两道的交流）
路由器经过一些完善的算法会自动建立出路由表，也就是说路由器也是有路由表的。
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网络内部是怎么传输的呢？
192.168.1.52——到192.168.1.254这个过程是怎么传输的？这个包是怎么传过来的？
（错误理解：因为都是在同一网络下，一找到就找到了，1.52直接就能找到1.254，如果成立的话，那我们为什么还要交换机建立mac地址和端口的映射表呢？）
理解
实际上网络的传输，走的全是mac地址。先查到设备的mac，
我们引入路由器的初衷——为了跨网络时进行数据的转发。IP，是一个抽象的IP，IP地址是不能直接用作通信的，因为IP地址是一个抽象地址。我们只能使用mac地址进行直接通信，因为mac地址是一个真实的地址。
所以1.52——1.254的过程：
第一步：1.52先去查1.254的mac地址，也就是根据IP地址192.168.1.254去查mac地址，通过ARP协议达到了mac地址，
第二步：在mac层（数据链路层）进行传输
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整体过程（192.168.0.102—到192.168.1.254）
第一步：0.102——0.1
第二步：0.1——1.52
虽然是本机，都是在路由器上，也是网卡的传输。
IP地址的源目地址不变
第三步：1.52——1.254
在整个过程中，IP地址的源目地址是不变的，只有MAC地址不断切换
ARP协议（获取mac地址）
Address Resolution Protocol”
ARP协议就是在这个网络中去广播（群发）询问谁的IP地址是192.168.1.254，1.254收到这条消息，就会回复告诉他我的IP地址就是1.254，然后我的mac地址对应的是mac1
然后把这个消息告诉给1.52
1.52就知道了1.254的mac地址。
传输层
传输层封了TCP UDP协议
TCP是为了保证数据的可靠性，实现一个可靠的传输。
TCP的可靠性，指的是它接收到的数据一定能不丢不乱不错地转发到目的主机（接收到的信息一字不差的发送出去），但是它接收到的数据的准确性，就不是TCP协议能保证的了。如果应用程序把数据传到TCP的过程中出错，TCP是不知道的。
如果把TCP比作货车司机，那它可以保证自己运送的货物拿到的时候是啥样，送到的时候就是啥样。如果寄件人一开始就把错误的包裹给了司机，司机是不知情的，所以这种错误并不能指望司机去解决。TCP只负责传输层层面的可靠性。
应用层
HTTP就是特点的应用场景下的一些协议。
问题？
路由器：
1.有几张网卡？——一个网卡
2.路由器有多少个IP？——wan口固定IP，lan网口可以分配不同的IP
3.手机，电脑去连接这个路由器的时候，我们似乎并没有给我们的电脑去指定的IP，那这个IP是怎么获得的？——通过DHCP协议自动分配IP
DHCP,Dynamic Host Configuration Protocol
动态主机配置协议,计算机网络应用层协议
4.NAT协议——网络地址转换协议
MAC/IP区别
MAC地址和IP地址的作用，定位不同。用寄快递来类比网络通信，MAC地址相当于你家地址，IP地址相当于你家所在城市名或邮编。
mac地址和ip地址
mac地址相当于你的身份（外卖信息中填的名字和电话号码一般是跟随你的，不管你在哪填的都一样），而IP地址就相当于你填写的地址，你在哪填哪，家庭地址，公司地址，学校地址等
所以每台设备IP是可变的，mac是不变的（像名字一样可以拥有多个，如果一台设备有多张网卡
实际通信用的都是mac地址，那为何还要IP地址，直接全球用唯一的mac不行吗？
————交换机记录的表是mac端口映射，这个表有俩问题，第一是确切的mac地址和端口的映射，无法抽象成范围映射。第二表大小肯定是有限。这俩原因就直接导致了不能直接用mac
ip做了什么，就能改进了呢？——ip有了网络的抽象，使很多ip表示为一个网络。