一、網(wǎng)絡(luò)發(fā)展背景

網(wǎng)絡(luò)發(fā)展背景：

??最初的計算機是單機，那么單機是這樣傳輸數(shù)據(jù)的：A單機和B單機，在A單機處理完數(shù)據(jù)后，將裝有數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)交付給B單機，然后B單機讀取數(shù)據(jù)并處理。毫無疑問，這樣太麻煩了。
??因此逐步誕生了網(wǎng)絡(luò)的概念，使用網(wǎng)絡(luò)來進行數(shù)據(jù)的傳輸，大大提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>

網(wǎng)絡(luò)的類型：

• 局域網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍在1km之內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)。
• 城域網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍在20km之內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)。
• 廣域網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍在20km以上的網(wǎng)絡(luò)。

??但其實局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)也只是一個相對的概念，比如整個中國的互聯(lián)網(wǎng)對于整個世界的互聯(lián)網(wǎng)來說，也是一個局域網(wǎng)。

二、理解網(wǎng)絡(luò)通信

??網(wǎng)絡(luò)通信就是升級版的進程間通信。用QQ聊天來舉例，A用戶用QQ給B用戶發(fā)送消息，他們進行的就是網(wǎng)絡(luò)通信。A用戶的主機上有一個QQ進程，B用戶的主機上也有一個QQ進程，他們互相發(fā)送消息的本質(zhì)就是A用戶的QQ進程和B用戶的QQ進程進行通信。因此網(wǎng)絡(luò)通信就是不同主機間的進程間通信。

三、理解IP地址

1.簡述IP地址

??在生活中其實很多時候都可以聽到IP地址這個概念，IP地址其實就用來在網(wǎng)絡(luò)中唯一標識一個主機的，就像是我們的身份證一樣。

??在寄快遞的時候，我們肯定要知道收貨人的地址，不然快遞怎么寄。在網(wǎng)絡(luò)通信中傳輸數(shù)據(jù)時，肯定要知道接收方的地址才可以進行數(shù)據(jù)的發(fā)送，不然數(shù)據(jù)往哪里發(fā)呢。

??寄快遞時包裹上面不但要有收件人的地址，還要有寄件人的地址。在網(wǎng)絡(luò)通信中，我們把發(fā)送方稱為源端，接收方稱為目的端。每一條數(shù)據(jù)就相當于一個包裹，數(shù)據(jù)中自然要包含目的端IP和源端IP。

??也就是說，IP地址是負責記錄這條數(shù)據(jù)的發(fā)送主機和接收主機的，至于誰來記錄這條數(shù)據(jù)是發(fā)送主機的哪個進程發(fā)送的，是接收主機哪個進程接收的，且看下文。

2.IP地址的版本

?IP地址也是有版本之分的，共兩個版本：

• IPv4：這是早期的IP地址版本，也是使用最多的。
• IPv6：這是為了擴大地址數(shù)量而提出的新版本，目前還沒有全面普及。（不兼容IPv4）

?IPv4地址的數(shù)據(jù)類型：

• uint32_t：32位無符號整型，也就是說IPv4地址只有32位

?IPv6地址的數(shù)據(jù)類型：

• uint8_t ip[16]：這是一個數(shù)組類型，數(shù)組共16個元素，每個元素的數(shù)據(jù)類型是8位無符號整型，也就是說IPv6地址的長度是128位。

3.提高地址利用率的技術(shù)

??之所以推出IPv6地址就是因為IPv4地址不夠用了，但是IPv6并不向前兼容IPv4，所以又針對IPv4提出了兩項技術(shù)來提高地址的利用率。

1. DHCP：動態(tài)地址分配。誰上網(wǎng)就給誰分配IP地址，這樣就不會有人一直占用IP地址但不使用，但現(xiàn)在我們的設(shè)備基本一直都處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，所以貌似用處沒那么大。
2. NAT：網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)。組建私網(wǎng)的技術(shù)，私網(wǎng)中主機對外通信使用的是同一個公網(wǎng)IP地址，這樣就節(jié)省了大量IP地址。

四、理解端口

1.簡述端口

??上面用QQ聊天舉例說明了網(wǎng)絡(luò)通信的本質(zhì)，這里再對上面內(nèi)容進行更新。還是以送貨為例子，上面已經(jīng)知道了要把信息從哪里發(fā)到哪里，假設(shè)是發(fā)到愛情公寓，現(xiàn)在包裹到愛情公寓樓下了，快遞員小哥看著沒有收件人的包裹，陷入了沉思~~~~（當然，沒有發(fā)貨人也是不行的）。想必看到這里也就知道了，咱這條信息還差點東西啊，沒收件人怎么行。

??既然快遞沒有收件人不行，那么網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)沒有收件人自然也不行，收件人自然就是目的主機上接收該消息的進程，那么用什么信息在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包中標識要發(fā)送給哪個進程呢？那就是端口。

??端口，也就是PORT。端口是一個uint16_t 類型的數(shù)據(jù)，也就是一個無符號16位整形數(shù)據(jù)。其實端口在生活中也是挺常見的，因為有時用某個軟件的時候，可能會遇到提示：某某端口被占用。那么端口究竟是干啥的？

??端口其實就是用來在一臺主機中標識一個進程。一個進程可以同時被多個端口標識，但一個端口只能標識一個進程。

??我們用QQ給其他用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，發(fā)送的數(shù)據(jù)不僅包含源端IP和目的端IP，也包括了我們自己的QQ進程的端口，以及目的端的QQ進程的端口，也就是說網(wǎng)絡(luò)通信中的每條數(shù)據(jù)都包括了源端口和目的端口（發(fā)件人和收件人）。

??可以這么理解，IP地址就像是收貨人的地址，而端口則表明了一個具體的收貨人。通過IP地址知道了要把數(shù)據(jù)發(fā)送給哪個主機，也就是知道了要把快遞送到哪個地址。通過端口知道了要把數(shù)據(jù)發(fā)送給主機中具體哪個進程，也就是把快遞交給收貨人。

2.使用端口的原因

??問題來了，進程不是有pid嗎，pid就可以標識一個進程啊，為啥還要用端口來標識？

??還是用QQ聊天來舉例，我們發(fā)送消息的時候并不是兩個用戶直接進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。A用戶和B用戶在發(fā)送消息時，其實在它們之間還有一個服務(wù)器，A用戶的消息首先發(fā)送給服務(wù)器，然后服務(wù)器把數(shù)據(jù)發(fā)送給B用戶，這才是完整的通信過程。如下圖所示

那么這個通信流程跟端口有什么關(guān)系？

?（1）試想，如果我們使用進程pid來在網(wǎng)絡(luò)通信中標識進程。A用戶和B用戶通信的過程中，A用戶發(fā)送給服務(wù)器的數(shù)據(jù)是不是就包括了A用戶QQ進程的pid以及B用戶QQ進程的pid（當然還包括了源端IP和目的端IP）。

?（2）然后服務(wù)器根據(jù)指定的B用戶的QQ進程的pid去發(fā)送數(shù)據(jù)。此時如果B用戶突然退出QQ，然后重新打開QQ軟件并登錄，那么是不是就會重新創(chuàng)建pcb，自然就有了新的pid，可是這個新的pid和A用戶發(fā)送的消息中包含的pid是一樣的嗎？這個誰也說不準，所以為了避免這種情況，才會使用端口這個東西。

那么A用戶發(fā)送的消息如何找到服務(wù)器呢？

?（1）服務(wù)器的端口和IP地址一般都是固定的，并且它固定在我們安裝的程序中，所以用戶不需要操心這個，程序的安裝包里就內(nèi)置有服務(wù)器的IP及端口號。咱們用的應(yīng)用程序發(fā)送數(shù)據(jù)時，自動就使用了內(nèi)置的IP和端口作為目的IP和目的端口。

?（2）但是如果服務(wù)器遷移了，服務(wù)器的IP地址就會變化，我們正在使用的客戶端就用不成了，就需要下載新的客戶端，新的客戶端中會內(nèi)置新的服務(wù)器各項信息。

為什么一個進程可以有多個端口？

??主要還是為了效率?？匆曨l的時候，一個端口接收視頻，一個端口接收音頻，這樣看視頻就可以保證音畫同步。

五、理解網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議就是約定，約定在網(wǎng)絡(luò)通信中數(shù)據(jù)傳輸時使用的格式。

為什么要有協(xié)議？

（1）這個如果用日常生活中的事情來舉例可以理解得非常清楚。一個中國人，一個英國人，如果他們都不懂對方的語言，一個說中文，一個說英文，這咋溝通。

（2）兩個人之間說的話其實就是數(shù)據(jù)，說話的過程其實就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程，中國人說中文使用的是中文的數(shù)據(jù)格式，英國人說英文使用的是英文的數(shù)據(jù)格式，他們之間采用的數(shù)據(jù)格式不同，中國人就接收到英語后，如果按照中文思維進行解析，這解析的是個寂寞~~~~，英國人也是一樣道理，因此數(shù)據(jù)的發(fā)送端和目的端一定要采用統(tǒng)一的格式才可以。

（3）因此我們可以規(guī)定一種語言，讓所有的人都必須用同一種語言進行交流，這樣就沒有溝通障礙了（也就是大家采用同樣的數(shù)據(jù)格式）。讓源端和目的端使用同樣的格式進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這樣就可以正常通信。這其實就是協(xié)議。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-639667.html

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