计算机网络（初识）

计算机网络根据规模可分为局域网（LAN）和广域网（WAN)
==局域网内的主机能方便进行网络通信，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有很多种，这里就不一一介绍了：
看一个基于交换机和路由器组建的：
而广域网其实和局域网之间，没有明确界限，认为比较大的局域网，就可与称为“广域网” (全世界最大的广域网叫做Internet（因特网））

IP地址

IP地址主要用于标识网络主机、其他网络设备（如路由器）的网络地址，简单地说，就是IP地址用于定位主机的网络地址。
就像发快递需要知道对方的收货地址，才能把包裹送达。
格式：
IP地址是一个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）不方便记忆，所以中间用点来隔开
如：01100100.00000100.00000101.00000110。
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：100.4.5.6。
特殊IP
127.*的IP地址用于本机环回(loop back)测试，通常是127.0.0.1（表示自己这个主机）

端口号

描述了一个主机上的某个应用程序。（收件人的电话）
格式
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。
（像之前安装数据库是熟悉的3306端口）

协议

进行有效的通信，前提就是能够明确通信协议，本质上就是约定，发出来的数据是啥样的格式，接收方按照对应的格式来进行解析。
（就像我们国家56个民族，各有各的方言，互相都不一定能听懂，所以我们达成了一个约定，都要会讲普通话，对话时用普通话，大家就都能听懂了）
网络通信的时候，本质上，传输的是电信号和光信号，通过光信号的频率（高频率/低频率） 电信号的电平（高电平/低电平）来表示0和1

协议分层

网络通信这个过程，其实是很复杂的，里面有很多小细节，如果让他来约定所有细节，那将会是非常庞大，复杂（不建议）
所以我们就把这些协议分成一些小块，各干各的工作，这样做的好处：1、就是每层协议不需要理解其他协议的细节（更好的做到了封装）就像打电话的人不需要了解电话的原理，就可以打电话，制造电话的人也不需要很会说话。
2、把对应层的协议替换成其他协议（更好的解耦合）就像打电话的人，可以不使用有线电话，可以使用无线电话，打电话的人可以使用汉语，也可以使用英语。

五元组

在TCP/IP协议中，用五元组来标识一个网络通信：

1. 源IP：标识源主机
2. 源端口号：标识源主机中该次通信发送数据的进程
3. 目的IP：标识目的主机
4. 目的端口号：标识目的主机中该次通信接收数据的进程
5. 协议号：标识发送进程和接收进程双方约定的数据格式

OSI七层模型

它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来，概念清楚，理论也比较完整。通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯

真实的情况是OSI的简化版本，TCP/IP五层（四层）网络模型

有些纯程序员认为最下面的物理层是硬件跟软件没什莫关系，所以就认为他是四层
物理层：
网络通信中的硬件设备
网线/网卡…针对硬件设备的约定，就是物理层协议所负责的范畴，需要保证所有主机和网络设备之间，都是相互匹配的
数据链路层：
负责完成相邻两个设备之间的通信…(局部）

路由器和主机1是相邻的，路由器和主机2是相邻的，主机1和主机2不是相邻的
网络层：
负责点到点之间的通信
网络中的任意节点，到任意节点之间的通信（不一定是相邻的，更多的是不相邻）（全局）
网络层就是负责两个点之间，规划处一条合适的路线
实际的网络环境结构是非常复杂的，两个点之间路线不止有一条，这时候就需要规划一下了。
传输层：
负责端到端之间的通信（起点和终点）
只是关注结果（数据到没到），不关注过程（走的哪一条路）
应用层：
和应用程序密切相关，你传输的这个数据是干啥用的，不同的应用程序有不同的用途。
例子：
有一天，你在网上买了一个扫帚，
商家跟你都只关注结果（到没到你这儿）（商家站在传输层）
快递公司就要来规划路线了，怎么发那条路线方便，（快递公司站在网络层）快递小哥就骑着车那个点到那个点走（快递小哥站在数据链路层）
上面三个都不晓得你买来干啥的，扫地？教育小孩？（站在应用层）
物理层就是那些路啊什么的了
一台主机，其实就是对应到了物理层到应用层 五层（把五层都实现了）
一台路由器，主要就是物理层到网络层（主要实现了物理层，数据链路层，网络层）
一台交换机，主要实现了物理层到数据链路层（主要实现了物理层，数据链路层）（当然，都是传统意义上的路由器和交换机）

封装和分用

这里的封装跟java中的封装没有关系
这里讲诉了不同的分层协议之间，是如何相互配合的
例如，使用qq给同学发一条信息
用户A在键盘上输入了一个“hello”，按下了发送键

封装

应用层（QQ应用程序）
根据用户发送的信息，把数据构造成一个应用层的协议报文（协议是一种约定，就是遵守了约定的一组数据）（这个得看开发QQ的程序员怎么设的，我们不知道）
假设是这样一种协议格式

应用层协议就要调用操作系统提供的API（称为socket API），把应用层的数据，交给传输层
传输层（就已经进入操作系统内核了）
根据刚刚传来的数据，基于当前使用的 传输层协议，来构造出一个传输层的协议报文 （传输层最典型的协议：UDP,TCP,以TCP为例。。）

TCP的数据报头 = TCP报头 + 数据载荷（Payload，就是一个完整的应用层数据）可以把这个简单的构造TCP报文的过程视为一个字符串拼接（这里拼的是二进制数据）

TCP的报头中有很多信息，其中最重要的，就是“源端口”和“目的端口”（发件人电话和收件电话）
接下来会把这个传输层的数据报，交给网络层
（网络层（操作系统内核））
拿到了完整的传输层数据报，就会根据当前使用的网络层协议（例如IP），再次进行封装，把TCP数据报构成IP数据报，再添加上一个协议报头

IP数据报 = IP协议报头 + 载荷（完整的TCP/UDP的数据报）
这个报头有很多重要的信息，其中最重要的就是源IP和目的IP（相当于发件人的地址和收件人的地址）
紧接着，当前的网络层协议，就会把这个IP数据报，交给数据链路层
（数据链路层（驱动程序））
在刚才的IP数据报基础上，根据当前使用的数据链路层的协议，给构造成一个数据链路层的数据报
典型的数据链路层的协议，叫做“以太网”。就会构造成一个“以太网2数据帧”

以太网数据帧 = 帧头 + IP数据报 + 帧尾
接下来要传的地址是啥？IP协议里面写的地址，是起点和终点
以太网数据帧，帧头里写的地址，是接下来一个相邻的地址（就像快递是一个点一个点的发）随着到了一个点，接下来就是一个新的点，一直在时刻变化着
数据链路层又会把这个数据交给物理层
（物理层（硬件设备））

做的工作，就是根据刚才的以太网数据帧（其实就是一组0 1）
把这里的0 1变成高低电平，通过网线传输下去，或者把这里的0 1 变成高频/低频的电磁波，通过光纤/无线的方式传播下去

到了这一步了，此时的数据已经离开当前主机了，前往了下一个设备，（可能是路由器/交换机/其他设备）（A和B之间，大概率不会是网线直连，中间有很多个路由器和交换机来负责数据的转发，中间过程战且不看，主要看数据到达B之后的表现

这个过程就是从上往下，数据从上层协议，交给下层协议，由下层协议进行封装（构造该层协议的报文）

分用

（物理层（硬件设备，网卡））
主机B的网卡感知到了一组高低电平，然后就把他翻译成0 1 的一串数据，然后这一串数据就是一个完整的以太网数据帧
物理层就把这个数据交给了数据链路层
（数据链路层（驱动））

数据链路层负责对这个数据进行解析，去掉帧头和帧尾，取出里面的IP数据报，然后交给网络层协议
（网络层（操作系统））

网络层协议（IP协议）又会对这个数据进行解析，去掉IP协议报头，取出里面的TCP数据报，再交给传输层
（传输层（操作系统内核））

应用层就会调用socket API 从内核中读取到这个应用层数据报，再按照应用层协议进行解析，然后根据解析结果显示到窗口上

==这个过程就是封装的逆过程
封装是从上往下，数据依次被加上协议报头（包快递）
分用就是从下往上，数据一次次被去掉协议报头（拆快递）

这里我们只讨论了起点和终点情况，A和B之间还有很多路由器和交换机怎样的过程我们就不讨论了