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个人主页初晴~ 在现在这个高度智能化的时代网络几乎已经成为了空气一般无处不在。移动支付、网上购物、网络游戏、视频网站都离不开网络。你能想象如果没有网络的生活将会变成什么样吗
然而如此对于如此重要的网络你又了解多少呢接下来就让博主来拨云见日带你重新认识一下这个熟悉又陌生的老朋友——网络吧。 一、计算机网络的简单构成
1、传输层硬件设备
1路由器
路由器Router是一种用于连接不同网络并转发数据包的网络设备。它的主要功能是在互联网协议IP网络之间路由数据包从而使得不同网络上的设备能够相互通信。路由器工作在网络层OSI模型的第三层后面会具体介绍可以根据IP地址和路由表来决定数据的最佳路径。 简单来说路由器就像是一个快递站负责收发“快递”生活中我们是通过各个快递站来连接起了各个用户形成“物流网”而路由器就是网络世界的“快递站”通过接收转发“数据包”来连接起了网络中的各个设备形成了“互联网” 但是通过观察家里的路由器会发现路由器上的口数量是有限的如果要插入的接口过多又该如何处理呢
2交换机
交换机Switch是一种网络设备用于在一个局域网LAN内连接多个设备并促进它们之间的通信。交换机工作在数据链路层OSI模型的第二层。
我们在学校机房里可能就会发现下面这种设备这就是交换机 我们可以发现这交换机上就有着大量的接口可以接入非常多的设备可以用来扩展路由器路由器的接入数 2、IP地址与端口号
1IP地址 IP地址是用来唯一标识网络上的设备的地址。 就好比在寄快递时需要在快递包裹上贴上收件人地址和寄件人地址快递员才能进行准确的配送一样。ip地址就描述了一台主机在互联网上所处的位置从而让网络通信知道传输的目的地使得数据包可以从一个设备发送到另一个设备。
ip地址是一个32位的二进制数为了方便查看通常采用“点分十进制”进行表示 注意 ip协议主要有IPv4协议和IPv6协议不过目前全球普及的仍然是IPv4协议故我们这里讨论的主要就是32的IPv4 2端口号 端口号则是传输层的概念用于区分一台设备上的不同服务或应用程序可以标识主机中发送数据、接收数据的进程。 就好比我们在寄快递时不仅需要收件人地址ip地址还要具体到收件人的姓名端口号快递才能准确地送到收件人手中。
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。 注意 事实上0~1023这些端口都是已经有一些特殊含义的我们自己代码中使用的端口一般是剩下的 3、网络范围区分
1局域网LAN 局域网是指在一个相对较小的地理区域内如办公室、学校、家庭等建立的网络系统。 比如前面提到的多个设备连接到同一个路由器上就可以看作是处于同一个局域网中。局域⽹内的主机之间能⽅便的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。 2广域网WAN 广域网则是指跨越较大地理区域的网络可以覆盖城市、国家甚至是全球范围。 通过路由器将多个局域⽹连接起来在物理上组成很⼤范围的⽹络就形成了⼴域⽹。⼴域⽹内部的局域⽹都属于其⼦⽹。 局域网与广域网的区别 覆盖范围LAN覆盖一个小的地理区域而WAN则覆盖广泛的地理区域。所有权LAN通常由单一实体拥有和管理而WAN则涉及多个组织。成本LAN的成本相对较低因为只需要较少的设备而WAN的成本较高需要更多的基础设施和维护费用。性能LAN通常提供更高的数据传输速率和更低的延迟而WAN可能因地理距离的原因导致较高的延迟和较低的带宽。安全性LAN的安全性更容易管理和维护而WAN需要额外的安全措施来保护数据的传输。 二、网络协议
1、初始协议
有了IP地址和端⼝号可以定位到⽹络中唯⼀的⼀个进程但还存在⼀个问题⽹络通信是基于⼆进制0/1数据来传输如何告诉对⽅发送的数据是什么样的呢 ⽹络通信传输的数据类型可能有多种图⽚视频⽂本等。同⼀个类型的数据格式可能也不同如发送⼀个⽂本字符串“你好”如何标识发送的数据是⽂本类型及⽂本的编码格式呢 基于⽹络数据传输需要使⽤协议来规定双⽅的数据格式。 所谓协议就可以看作是一种公开的约定/规则用来规范双方交流的一种工具。 就好比博主是湖北人博主的室友是浙江人如果我讲湖北话他讲浙江话我们彼此之间都会听不懂对方在讲什么也就无法正常交流了。因此为了沟通我们就约定了都使用普通话来进行交流这就可以称之为是一种“协议”。 网络通讯中就会有各种各样的网络协议数据发送方与接收方都要严格遵循同一套协议才能将数据正确地传输并解读
2、协议分层
完成一整个网络通信的过程是非常复杂的如果想要只通过一套协议就约定好网络通信中的所有细节将会导致这个协议会相当的庞大与复杂并且维护起来也非常麻烦。
这时候我们就可以把这一个大的协议拆分成多个小的协议让每个协议专注于解决某一问题在层层向上整合最终实现大的功能。
类似的我们在打电话时也会定义不同层次的协议 每个协议各司其职且互不干扰并且可以更好的拓展与维护比如如果想要通过英语来交流只需将“语言层”的汉语协议转换为“英语协议”即可非常方便。 优势总结 1、通过模块化与标准化使得整个网络系统的设计和实现变得更加容易。每一层可以专注于自己的功能而不必关心其他层的细节。 2、提高灵活性和可维护性可以独立地改进或更换某一层的技术而不影响其他层。当网络出现问题时可以通过逐层排查的方式来定位问题所在的具体层次从而简化故障诊断过程。 3、每一层向上层提供了一定程度的抽象使得上层可以不关心底层的实现细节只需要关注接口定义即可。 4、分层模型明确规定了各层之间的接口规范这使得不同供应商的产品只要遵循相同的标准就可以协同工作。 三、网络模型
1、OSI七层模型
OSI即Open System Interconnection开放系统互连 OSI 七层⽹络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。 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 不过由于OSI七层模型既复杂也不实用并没有被落地实现过目前应用最广泛的还是TCP/IP 五层模型。 2、TCP/IP五层模型 主要有程序员自行定义的“应用层”及操作系统/硬件设备已经实现好了的“传输层”、“网络层”、“数据链路层”、“物理层”。 各个协议的功能 应⽤层有开发人员自行定义主要关注数据用来做什么具体的功能传输层负责两台主机之间的数据传输。主要关注数据传输的起点与终点。但并不关注数据传输的中间过程⽹络层负责地址管理和路由选择。主要关注于传输时的路径规划数据链路层负责设备之间的数据帧的传送和识别。关注数据在相邻两个节点间传输的具体过程物理层负责光/电信号的传递⽅式。一般指硬件设备如网络驱动等…… 这些协议的具体细节博主会在后续的文章中再进行相信的解读。 常见网络设备所处分层 主机它的操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容也即是TCP/IP五层模型的下四层 路由器它实现了从⽹络层到物理层也即是TCP/IP五层模型的下三层 交换机它实现了从数据链路层到物理层也即是TCP/IP五层模型的下两层 集线器它只实现了物理层 …… 注意我们这⾥说的是传统意义上的交换机和路由器也称为⼆层交换机⼯作在TCP/IP五层模型的下两层、三层路由器⼯作在TCP/IP五层模型的下三层。 随着现在⽹络设备技术的不断发展也出现了很多3层或4层交换机4层路由器。我们以上说的⽹络设备都是传统意义上的交换机和路由器 网络分层的对应 数据通过TCP/IP协议传输流程如下 封装与分用 这就好比你在网上买了一件衣服商家不可能直接把衣服揉成一团直接交给快递小哥就给你送过来了。在发货时商家肯定要把衣服用快递包裹包装一下并且快递员还要在包裹上贴上具体的信息如收件人地址、姓名、电话等等接着才能正确地将包裹送到目的地。 网络通信中也不会把数据直接发送出去而是要先进行层层封装与分用才行。 下图为数据封装的过程 具体的封装细节也会在博主后续的文章中再进行详细研究这里就先做一下简单了解即可。 那么本篇文章就到此为止了如果觉得这篇文章对你有帮助的话可以点一下关注和点赞来支持作者哦。作者还是一个萌新如果有什么讲的不对的地方欢迎在评论区指出希望能够和你们一起进步✊
