网络初认识——整体宏观结构

目录

一、计算机网络背景

二、协议

1.协议

2.网络协议

三、网络传输

1.操作系统与网络传输的关系​编辑

 2.MAC地址

3.IP地址

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一、计算机网络背景

        最初每个计算机都相互独立。

        人们去使用它去处理工作，但是在那时每个计算机是个独立的机器，数据只能通过软盘等手段与外界联通。这个过程就需要人工去将数据转移，这个过程必定是效率很低的。那怎么办呢，这些实验室的人，尝试用线将此区域的计算机连接起来，来传输数据。

        线？怎么连啊。不得不谈谈计算机内部的体系了。

        这些一个个结构就是通过线连接起来。我们尝试用更长的线来将计算机和计算机连接起来。

         我们可不可以将这些硬件也理解成小型的计算机网络，或者将这些计算机网络理解成一个又一个硬件，他们都是通过“线”来连接。

        这一个区域内的电脑通过线连接起来就有了局域网这个概念。

        局域网：一种在有限的地理范围内将大量PC机及各种设备互连一起实现数据传输和资源共享的计算机网络。

        一片区域内的计算机更多了，就要通过交换机和路由器连接在一起。

        广域网：又称外网、公网。是连接不同地区局域网或城域网计算机通信的远程网。

        其实广域网和局域网是一个相对的概念。我们有自己特色的广域网，美国有自己特色的广域网，但对整个宇宙这么大的幅度来讲，我们也可以把地球上的网络都看成一个局域网。

二、协议

1.协议

        我和你制定一下协议，每天晚上10点之前必须回家。

        协议就是一种约定。

        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。约定好数据格式，这就叫做协议制定好了。

2.网络协议

        网络协议,是通信计算机双方必须共同遵从的一组约定。        

        在这个例子中，我们的协议只有两层， 但是实际的网络通信会更加复杂，需要分更多的层次.。

        专家制定了，OSI七层模型。

        OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）七层网络模型称为开放式系统互联参考模型， 是一个逻辑上的定义和规范。

        把网络从逻辑上分为了7层. 每一层都有相关、相对应的物理设备，比如路由器，交换机;

        OSI 七层模型是一种框架性的设计方法，其最主要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传输;

         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; 但是, 它既复杂又不实用; 所以我们按照TCP/IP四层模型来讲解。

        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. TCP/IP通讯协议采用了5层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求.

        ①物理层: 负责光/电信号的传递方式. 比如现在以太网通用的网线(双绞 线)、早期以太网采用的的同轴电缆 (现在主要用于有线电视)、光纤, 现在的wifi无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决 定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等. 集线器(Hub)工作在物理层.

        ②数据链路层: 负责设备之间的数据帧的传送和识别. 例如网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测 到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验等工作. 有以太 网、令牌环网, 无线LAN等标准. 交换机(Switch)工作在数据链路层.

        ③网络层: 负责地址管理和路由选择. 例如在IP协议中, 通过IP地址来标识一台主机, 并通过路由表的方式规 划出两台主机之间的数据传输的线路(路由). 路由器(Router)工作在网路层.

        ④传输层: 负责两台主机之间的数据传输. 如传输控制协议 (TCP), 能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机.

        ⑤应用层: 负责应用程序间沟通，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. 我们的网络编程主要就是针对应用层.

        对于一台主机而言，它的操作系统内核实现了传输层到物理层的内容。

        对于一台路由器而言，它实现了网络层到物理层的内容。

        对于一台交换机，它实现了从数据链路层到物理层。

        对于集线器，它只实现了物理层。

三、网络传输

1.操作系统与网络传输的关系

        TCP/IP协议和操作系统之间的关系是：操作系统内部有一个模块，叫做tcp/ip协议。网络协议隶属于OS。可以将TCP/IP协议理解为操作系统的一个组件，属于操作系统用来支持网络的一个部分。

        ①所谓传输就是自顶向下再自底向上。

        这就是IO，只不过IO到了网卡里，由它传输，由它接收。

        ②同层协议都认为自己在和对方直接通信。

        我们打电话根本就不关心电话是怎么运作的，我们关心的是对面在讲什么。

        ③被传输的数据，传输时要加上其他数据，这个数据就是协议数据。

        我们在淘宝上购物，快递送到家发现。不止有我们想买的东西，还有快递盒以及快递单。这个快递单就是类似于协议上面记载了从哪里发，到哪里，快递单号，发快递时间等等一系列数据，这些数据就是协助这个物品从商家到买家手里的不可获取的辅助手段，这就是快递到家的协议。当然发送数据也要协议，要加上其他数据。 

        我们向下传递每一层都要加协议数据，向上传递时每一层都要去掉协议数据。

        这些协议数据，叫做“报头”。

 2.MAC地址

        在互联网中主机这么多，要不要有一个数据来标识每个主机，这个数据就是MAC地址。

        ①MAC地址用来识别数据链路层中相连的节点；

        ②长度为48位，6个字节，一般用16进制数字加上冒号的形式来表示(例如: 08:00:27:03:fb:19)

        ③在出厂时就制定好了，不能修改，mac地址是唯一的全网唯一，虚拟机中的mac地址不是真实的，可能会有冲突。

3.IP地址

        什么又是IP地址？IP协议有两个版本, IPv4和IPv6.

        ①IP地址是在IP协议中, 用来标识网络中不同主机的地址；

        ②对于IPv4来说, IP地址是一个4字节, 32位的整数；

        ③我们通常也使用 "点分十进制" 的字符串表示IP地址, 例如 192.168.0.1 ; 用点分割的每一个数字表示一个 字节, 范围是 0 - 255。

        IP地址和MAC地址有什么区别？

        IP地址通常工作于广域网，MAC地址工作于局域网。

        IP地址是可以更改的，MAC地址在出厂时就制定好了，不能修改。

        在OSI模型中，第三层网络层负责IP地址，第二层数据链接层则负责MAC地址。

        在旅游中，我们有终点站和起始站，还有途径点。而IP地址就是作为终点站和起始站来标识主机，MAC地址来标识途径站。

        图示为广域网数据传输的路径。

        我们可以看出从IP地址以上的同层主机所看到的数据都是一样的。

        网络通信的本质是什么？就是数据与数据的交互，那数据之间的交互又是用户与用户之间的交互的体现，但本质上还是用户通过进程来进行与对面用户的进程通信，下一篇文章我们讲一讲进程之间的网络通信。

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