【Linux】网络基础——宏观认识计算机网络
1 计算机网络背景
网络发展
独立模式: 计算机之间相互独立;
一开始，计算机发明出来之后，一台计算机处理完的数据，数据会保存在软盘（物理），通过人之间的相互通信，把计算机A处理完的数据存储到软盘中，在将软盘插入计算机B中，从而两台计算机可以进行通信。由于存在人的因素，这样的通信时间必然会慢。
网络互联: 多台计算机连接在一起, 完成数据共享;
局域网LAN: 计算机数量更多了, 通过交换机和路由器连接在一起;
广域网WAN: 将远隔千里的计算机都连在一起;
所谓 "局域网" 和 "广域网" 只是一个相对的概念. 比如, 我们有 "天朝特色" 的广域网, 也可以看做一个比较大的局域网.
2 认识 "协议"
"协议" 是一种约定，告诉你某个信号，你通过约定知道下一步要做什么！
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.
协议一般都是业内顶级人物来定的，因为他们具有话语权。
3 网络协议初识
协议分层
为什么协议要分层？
网络通信的时候，会有哪些需求要解决，要有哪些问题会产生，为什么会产生这些问题？
多个计算机，计算机距离长短不同，输送距离变长，必然会出现以下的问题：
- 长距离的输送，数据异常的问题（丢失）；
- 如何准确定位一台主机的问题；
- 怎么进行数据转发，路径选择的问题（路由）；
- 010101硬件级别的协议。
以上的问题，是有先后上下关系的！（确定主机问题——》长距离问题——》数据转发问题）
问题出现了，需要也就来了，有了需求就会有相应对应的解决方案！
我们可以针对不同性质的问题，设计成不同的功能，一个功能设计成不同的模块——低耦合；每一个不同性质的问题，里面都会有着许多小问题，将相关的问题放在一起，做出相关的解决方案——高内聚。——因为因为是有一定顺序的，所以设计方案设计成为层状的！
方案是层状的，所以协议就分层的！
打电话例子
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.
分层最大的好处在于 "封装" . 面向对象例子
软件分层之后，每一层之间的交流，都只会认为就是该层面对面的交流，没有关心下层是如何实现的，只是使用下层的接口。所以，任何一层出现的问题，都不会直接影响另一层，这样就可以减少后期开发者的维护成本。这就是，高内聚，低耦合的优点。
4 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.
5 TCP/IP五层(或四层)模型
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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
物理层我们考虑的比较少. 因此很多时候也可以称为 TCP/IP四层模型.
一般而言
- 对于一台主机, 它的操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容;
- 对于一台路由器, 它实现了从网络层到物理层;
- 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;
但是并不绝对. 很多交换机也实现了网络层的转发; 很多路由器也实现了部分传输层的内容(比如端口转发);
TCP/IP就是协议栈吗？是的
这个协议栈，在哪里，和操作系统有什么关系？
所以，我们要学习的网络就是操作系统的一部分，OS系统中也有系统调用专门用来进行网络通信的。操作系统有很多种，但是网络相关的部分只能有一种，因为只有相同的部分才能有所关联，从而进行网络交流！
数据链路层是和驱动有关的，驱动的标准不同，所以数据链路层是不一样的！
Linux下一切皆文件，未来学习的很多网络接口一定都和文件相关！
6 网络传输基本流程
同一个网段内的两台主机进行文件传输.
- ，每一层，都会把上层交付给自己的数据，作为自己的有效载荷
- 每一层，都有自己的协议报头
- 对应的层，报头＋有效载荷 = 自己要发送的报文 --> 封装
- 在逻辑上，同层协议，都认为自己和对方的同层协议在通信
- 同层协议，能够相互认识对方的报头
- 每一层都能做到以下的两个基本公共功能
- 将报头进行和有效载荷进行分离
- 将有效载荷交付给上层的哪一个具体协议
跨网段的主机的文件传输. 数据从一台计算机到另一台计算机传输过程中要经过一个或多个路由器.
用户A向用户B发送：你好（过程分析）
用户A的主机端，在应用层到IP层的信息封装成：你好 + IPB（用户B的IP，要到的目的地）
通过IP的中特定的标识，可以认定用户B的主机端不在用户A的局域网中，所以通过以太网驱动程序，将MR+有效载荷发送给路由器（MR表示数据下一站需要到达路由器中）
路由器通过路由器的以太驱动程序将得到信息解包到路由器的IP层，通过IPB知道目的地要传给用户B，通过扫描路由，分析出用户B在令牌环的网络环境中，所以路由器向下让自身的令牌环驱动程序将信息打包成MB+有效载荷发送到令牌环中。
令牌环找到相应用户B的令牌环驱动程序，解包之后传给上一层的IP层。
到了用户B的IP层，将信息中IPB和IP信息做比较，比较正确，继续将信息依次往上组层解包，到了用户B的应用层就将你好的信息展现到了用户B的显示屏上。
IP地址屏蔽了底层子网机制的差异！IP协议及其以上的协议，在网络层面是没有差异的；IP协议向下，网络方面可以有明显的差异 。IP是全球网络的底层基础。
任何一个软硬件问题，都可以通过一层软件层来解决！
7 网络传输感性理解
网络传输的路径描述
