网络原理（IP、端口、协议、封装、分用）

目录

一、网络分类

1、局域网

2、广域网

二、网络基础

1、IP地址

2、端口号

3、协议

4、五元组

 三、协议分层

1、分层的作用

2、OSI七层模型

3、TCP/IP五层（四层）模型

四、封装和分用

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一、网络分类

1、局域网

是本地局部组建的一种私有网络。局域网内的主机之间能够方便的进行通信，又称为内网。局域网和局域网之间在没有连接的情况下，是无法进行通信的。

局域网组建方式如下：

• 网络直连；
• 集线器连接多台主机；
• 交换机连接多台主机；
• 路由器连接多台主机（可以再次使用集线器和交换机来连接主机）

此时局域网内的主机之间可以相互访问，还不能访问局域网外的主机；需要借助光猫连接到公网上，才能访问局域网外的主机。

2、广域网

公网（外网，互联网）。通过路由器，将多个局域网连接起来，物理上组成很大范围的网络，就形成广域网。广域网内部的局域网都是其子网。

二、网络基础

1、IP地址

作用：定位网络中的主机。

某个网络中的IP地址必须是唯一的（如果一个网络包含在另一个网络中【公网】，公网是看不到局域网内部的IP地址的）。公网中的IP是唯一的，局域网内的IP也是唯一的，但不同的局域网之间就可能有重复的IP。

格式：

IP地址是32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制”。如：01100100.00000100.00000101.00000110。

通常用点分十进制的方式表示。即a.b.c.d的形式。如：100.4.5.6。

特殊IP：

本机环回测试IP：127.0.0.1

本机环回主要用于本机到本机网络通信（系统内部为了性能，不会走网络的方式传输）。

2、端口号

端口号用于定位主机中的进程。在网络通信中，IP地址用于标识主机的网络地址，端口号可以标识主机中发送数据、接收数据的进程。

格式：

端口号是0~65535之间的数字。在网络通信中，进程可以通过绑定一个端口号，来接受和发送网络数据。

【注】两个不同的进程，不能绑定同一个端口，但一个进程可以绑定多个端口。

3、协议

网络中经过的网络设备都要遵守的约定。只有遵守这个约定，计算机之间才能相互通信交流。

网络协议的三要素：

• 语法：数据与控制信息的结构和格式
• 语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种相应
• 时序：时间实现顺序的详细说明

协议最终体现为在网络上传输的数据包的格式。

4、五元组

标识一次网络通信，必须的五个信息：

1. 源IP：标识源主机；
2. 源端口号：标识源主机中的源进程；
3. 目的IP：标识目的主机；
4. 目的端口号：标识目的主机中的目的进程。
5. 协议号：双方约定的数据传输格式。

 三、协议分层

1、分层的作用

分层最大的好处，类似于面向对象编程：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，类似于使用一个接口，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，不关心提供方如何实现，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，只需要开发接口即可。

2、OSI七层模型

OSI：Open System Interconnection，开放系统互连。

OSI七层模型划分为以下七层：

分层名	作用
应用层	应用程序所在的分层
表示层	数据的展现形式
会话层	约定建立和断开连接的方式
传输层	负责数据的可靠运输
网络层	地址管理和路由选择
数据链接层	互联设备之间传送和识别数据帧
物理层	0/1广电信号

OSI七层模型既复杂又不实用。所有七层模型没有实现。

3、TCP/IP五层（四层）模型

OSI的表示层和会话层去掉就是五层模式，再去掉物理层，就是四层模型。

分层名称	作用	代表硬件/软件	代表性协议
应用层	应用程序所在的分层 （约定两个进程使用一样的协议）	进程	http、https、DNS、NAT/NAPYT
传输层	负责可靠传输	操作系统（工作在下四层）	TCP、UDP
网络层	地址管理和路由选择	路由器（Router）	IP协议
数据链路层	互联设备的传送和识别数据帧	交换机（Switcher）（工作在下两层）	以太网帧、ARP
物理层	0/1光电信号	集线器（Hub）

网络设别所在分层：

• 对于一台主机，操作系统实现了下四层；
• 对于一台路由器，实现了下三层；
• 对于一台交换机，实现了下两层；
• 对于一个集线器，只实现了物理层。

四、封装和分用

• 不同的协议层对数据包又不同的称谓，传输层叫做段（segment），在网络层叫做数据报(datagram)，在链路层叫做帧(frame)。

• 应用层数据通过协议栈发到网络上时，每层协议都要加上一个数据首部(header)，称为封装

封装的过程：

发送数据的时候，需要将数据按网络分层，从高到低的顺序进行封装。

 分用的过程：

接收数据时，需要按照网络分层，从低到高的顺序，进行分用（解析）