局域網(wǎng)LAN

局域網(wǎng)，即 Local Area Network，簡稱LAN。Local 即標(biāo)識(shí)了局域網(wǎng)是本地，局部組建的一種私有網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)之間能方便的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，又稱為內(nèi)網(wǎng)；局域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間在沒有連接的情況下，是無法通信的。局域網(wǎng)組建網(wǎng)絡(luò)的方式有很多種：

基于網(wǎng)線直連

基于集線器組建

基于交換機(jī)組建

基于交換機(jī)和路由器組建

廣域網(wǎng)WAN

廣域網(wǎng)，即 Wide Area Network，簡稱WAN。通過路由器，將多個(gè)局域網(wǎng)連接起來，在物理上組成很大范圍的網(wǎng)絡(luò)，就形成了廣域網(wǎng)。廣域網(wǎng)內(nèi)部的局域網(wǎng)都屬于其子網(wǎng)。

IP地址

IP地址用于定位主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址。也就是說IP地址描述了一個(gè)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)上的地址。IP地址是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)，通常被分割為4個(gè)“8位二進(jìn)制數(shù)”（也就是4個(gè)字節(jié)）如：01100100.00000100.00000101.00000110。通常用“點(diǎn)分十進(jìn)制”的方式來表示，即 a.b.c.d 的形式（a,b,c,d都是0~255之間的十進(jìn)制整數(shù)）。如：100.4.5.6。

127.* 的IP地址用于本機(jī)環(huán)回(loop back)測試，通常是127.0.0.1本機(jī)環(huán)回主要用于本機(jī)到本機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信（系統(tǒng)內(nèi)部為了性能，不會(huì)走網(wǎng)絡(luò)的方式傳輸），對于開發(fā)網(wǎng)絡(luò)通信的程序（即網(wǎng)絡(luò)編程）而言，常見的開發(fā)方式都是本機(jī)到本機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信。

端口號(hào)

在網(wǎng)絡(luò)通信中，IP地址用于標(biāo)識(shí)主機(jī)網(wǎng)絡(luò)地址，端口號(hào)可以標(biāo)識(shí)主機(jī)中發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)的進(jìn)程。簡單說：端口號(hào)用于定位主機(jī)中的進(jìn)程，也就是區(qū)分不同的應(yīng)用程序。端口號(hào)是0~65535范圍的數(shù)字（兩個(gè)字節(jié)）。

兩個(gè)不同的進(jìn)程，不能綁定同一個(gè)端口號(hào)，但一個(gè)進(jìn)程可以綁定多個(gè)端口號(hào) 。

協(xié)議

協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的簡稱，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)通信（即網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸）經(jīng)過的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都必須共同遵從的一組約定和規(guī)則。如：怎么樣建立連接、怎么樣互相識(shí)別等。只有遵守這個(gè)約定，計(jì)算機(jī)之間才能相互通信交流。通常由三要素組成：

①語法：即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式

類似打電話時(shí)，雙方要使用同樣的語言：普通話

②語義：即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)

語義主要用來說明通信雙方應(yīng)當(dāng)怎么做。用于協(xié)調(diào)與差錯(cuò)處理的控制信息。類似打電話時(shí)，說話的內(nèi)容。

③時(shí)序：即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明

時(shí)序定義了何時(shí)進(jìn)行通信，先講什么，后講什么，講話的速度等。比如是采用同步傳輸還是異步傳輸。

協(xié)議（protocol）最終體現(xiàn)為在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的格式

為什么要有協(xié)議

計(jì)算機(jī)之間的傳輸媒介是光信號(hào)和電信號(hào)。通過 “頻率” 和 “強(qiáng)弱” 來表示 0 和 1 這樣的信息。要想傳遞各種不同的信息，就需要約定好雙方的數(shù)據(jù)格式。計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠商有很多；計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，也有很多；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備，還是有很多；如何讓這些不同廠商之間生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)能夠相互順暢的通信? 就需要有人站出來，約定一個(gè)共同的標(biāo)準(zhǔn)，大家都來遵守，這就是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

知名協(xié)議的默認(rèn)端口

系統(tǒng)端口號(hào)范圍為 0 ~ 65535，其中：0 ~ 1023 為知名端口號(hào)，這些端口預(yù)留給服務(wù)端程序綁定廣泛使用的應(yīng)用層協(xié)議，如：

22端口：預(yù)留給SSH服務(wù)器綁定SSH協(xié)議

21端口：預(yù)留給FTP服務(wù)器綁定FTP協(xié)議

23端口：預(yù)留給Telnet服務(wù)器綁定Telnet協(xié)議

80端口：預(yù)留給HTTP服務(wù)器綁定HTTP協(xié)議

443端口：預(yù)留給HTTPS服務(wù)器綁定HTTPS協(xié)議

注意：以上只是說明 0 ~ 1023 范圍的知名端口號(hào)用于綁定知名協(xié)議，但某個(gè)服務(wù)器也可以使用其他 1024 ~65535 范圍內(nèi)的端口來綁定知名協(xié)議。就像餐廳的VIP包房是給會(huì)員使用，但會(huì)員也可以不坐包房。

五元組

在TCP/IP協(xié)議中，用五元組來標(biāo)識(shí)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信：

源IP：標(biāo)識(shí)源主機(jī)

源端口號(hào)：標(biāo)識(shí)源主機(jī)中該次通信發(fā)送數(shù)據(jù)的進(jìn)程

目的IP：標(biāo)識(shí)目的主機(jī)

目的端口號(hào)：標(biāo)識(shí)目的主機(jī)中該次通信接收數(shù)據(jù)的進(jìn)程

協(xié)議號(hào)：標(biāo)識(shí)發(fā)送進(jìn)程和接收進(jìn)程雙方約定的數(shù)據(jù)格式

協(xié)議分層

協(xié)議分層就像我們平時(shí)寫代碼一樣，代碼越寫越多越寫越復(fù)雜，這個(gè)時(shí)候就需要把代碼拆成多個(gè)部分，這樣可以使人更容易理解。

網(wǎng)絡(luò)通信的場景非常復(fù)雜，有很多問題就需要協(xié)議來解決，如果搞一個(gè)大的協(xié)議去解決，這樣就很龐大很復(fù)雜，不容易讓人們?nèi)W(xué)習(xí)和理解。但是如果把大的協(xié)議拆成小的，這樣每個(gè)小的協(xié)議就不會(huì)很復(fù)雜。也更容易讓人們學(xué)習(xí)理解。

按照協(xié)議的作用和定位我們約定不同的層次之間的調(diào)用關(guān)系“上層協(xié)議調(diào)用下層協(xié)議”，“下次協(xié)議給上層協(xié)議提供支持“，這樣協(xié)議之間就不容易混亂。

協(xié)議分層之后，上層和下層之間就進(jìn)行了封裝，使用上層協(xié)議不必過多關(guān)注下層協(xié)議，使用下次協(xié)議也不必過多關(guān)注上層協(xié)議

TCP/IP五層模型

TCP/IP通訊協(xié)議采用了5層的層級(jí)結(jié)構(gòu)，每一層都呼叫它的下一層所提供的網(wǎng)絡(luò)來完成自己的需求。

應(yīng)用層：負(fù)責(zé)應(yīng)用程序間溝通，如簡單電子郵件傳輸（SMTP）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問協(xié)議（Telnet）等。我們的網(wǎng)絡(luò)編程主要就是針對應(yīng)用層。
傳輸層：負(fù)責(zé)兩臺(tái)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。如傳輸控制協(xié)議 (TCP)，能夠確保數(shù)據(jù)可靠的從源主機(jī)發(fā)送到目標(biāo)主機(jī)。
網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)地址管理和路由選擇。例如在IP協(xié)議中，通過IP地址來標(biāo)識(shí)一臺(tái)主機(jī)，并通過路由表的方式規(guī)劃出兩臺(tái)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€路（路由）。路由器（Router）工作在網(wǎng)路層。
數(shù)據(jù)鏈路層：負(fù)責(zé)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)幀的傳送和識(shí)別。例如網(wǎng)卡設(shè)備的驅(qū)動(dòng)、幀同步(就是說從網(wǎng)線上檢測到什么信號(hào)算作新幀的開始)、沖突檢測(如果檢測到?jīng)_突就自動(dòng)重發(fā))、數(shù)據(jù)差錯(cuò)校驗(yàn)等工作。有以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)，無線LAN等標(biāo)準(zhǔn)。交換機(jī)（Switch）工作在數(shù)據(jù)鏈路層。
物理層：負(fù)責(zé)光/電信號(hào)的傳遞方式。比如現(xiàn)在以太網(wǎng)通用的網(wǎng)線(雙絞 線)、早期以太網(wǎng)采用的的同軸電纜(現(xiàn)在主要用于有線電視)、光纖，現(xiàn)在的wifi無線網(wǎng)使用電磁波等都屬于物理層的概念。物理層的能力決定了最大傳輸速率、傳輸距離、抗干擾性等。集線器（Hub）工作在物理層 。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所在分層

• 對于一臺(tái)主機(jī)，它的操作系統(tǒng)內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了從傳輸層到物理層的內(nèi)容，也就是TCP/IP五層模型的下四層
• 對于一臺(tái)路由器，它實(shí)現(xiàn)了從網(wǎng)絡(luò)層到物理層，也就是TCP/IP五層模型的下三層
• 對于一臺(tái)交換機(jī)，它實(shí)現(xiàn)了從數(shù)據(jù)鏈路層到物理層，也就是TCP/IP五層模型的下兩層
• 對于集線器，它只實(shí)現(xiàn)了物理層

封裝和分用

封裝和分用描述了網(wǎng)絡(luò)通信過程中，基本的數(shù)據(jù)傳輸流程。

比如我們舉一個(gè)例子：

如果小明要通過QQ把hello發(fā)送給小張。

對于小明（發(fā)送方）

1.應(yīng)用層

QQ這個(gè)應(yīng)用程序會(huì)把hello打包成一個(gè)應(yīng)用層的數(shù)據(jù)報(bào)(數(shù)據(jù)報(bào)的格式只有寫QQ的人才知道)，我們假設(shè)是這樣的：源qq，目的qq，發(fā)送時(shí)間，發(fā)送內(nèi)容

12234125，52143221，2023-11-01 21:30:00，hello

就可以把應(yīng)用層數(shù)據(jù)報(bào)通過操作系統(tǒng)的api把數(shù)據(jù)發(fā)送給傳輸層。

2.傳輸層

傳輸層需要對剛才的應(yīng)用層數(shù)據(jù)再進(jìn)行打包，變成傳輸層的數(shù)據(jù)報(bào)，這里打包本質(zhì)上是字符串的拼接（傳輸層的典型協(xié)議TCP、UDP），把剛才的應(yīng)用層數(shù)據(jù)在基礎(chǔ)上拼接上傳輸層的報(bào)頭（一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)=報(bào)頭+載荷）

UDP報(bào)頭+UDP載荷（12234125，52143221，2023-11-01 21:30:00，hello）

UDP報(bào)頭是二進(jìn)制的數(shù)據(jù)其中最關(guān)鍵的是源端口和目的端口，傳輸層數(shù)據(jù)處理好之后，這個(gè)數(shù)據(jù)又會(huì)交給網(wǎng)絡(luò)層。

3.網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層最主要的協(xié)議是IP協(xié)議

IP報(bào)頭+IP載荷（UDP報(bào)頭+UDP載荷（12234125，52143221，2023-11-01 21:30:00，hello））

IP報(bào)頭里也包含了很多的屬性，其中最重要的源IP和目的IP，網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)打包好之后會(huì)交給數(shù)據(jù)鏈路層。

4.數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層也就是以太網(wǎng)

以太網(wǎng)報(bào)頭+以太網(wǎng)載荷（IP報(bào)頭+IP載荷（UDP報(bào)頭+UDP載荷（12234125，52143221，2023-11-01 21:30:00，hello）））+以太網(wǎng)報(bào)尾

以太網(wǎng)報(bào)頭中最重要的信息是源mac地址和目的mac地址（描述一個(gè)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)上的地址），以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)處理好后會(huì)繼續(xù)傳遞給物理層。

5.物理層

物理層就會(huì)把傳過來的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的0和1序列，通過光/電信號(hào)進(jìn)行傳輸。

從上層協(xié)議到下層協(xié)議每一層都給數(shù)據(jù)報(bào)添加報(bào)頭，我們把這個(gè)過程稱為封裝。

數(shù)據(jù)發(fā)送出去后，會(huì)經(jīng)過一系列的交換機(jī)和路由器的轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)小明發(fā)送的數(shù)據(jù)到達(dá)后小張這邊后，小張這邊就要針對發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分用（對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析）

對于小張（接受方）

1.物理層

拿到光/電信號(hào) => 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制 => 得到以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)報(bào)，然后這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)還要交給數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行對應(yīng)的協(xié)議處理。

2.數(shù)據(jù)鏈路層

以太網(wǎng)報(bào)頭+以太網(wǎng)載荷（IP報(bào)頭+IP載荷（UDP報(bào)頭+UDP載荷（12234125，52143221，2023-11-01 21:30:00，hello）））+以太網(wǎng)報(bào)尾

通過以太網(wǎng)協(xié)議針對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行解析，這個(gè)解析過程就會(huì)解析出報(bào)頭、荷載和報(bào)尾，然后再進(jìn)一步把載荷交給網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議來處理。

3.網(wǎng)絡(luò)層

IP報(bào)頭+IP載荷（UDP報(bào)頭+UDP載荷（12234125，52143221，2023-11-01 21:30:00，hello））

IP協(xié)議再進(jìn)一步針對網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行解析得到報(bào)頭和載荷，然后會(huì)把荷載傳遞給傳輸層。

4.傳輸層

UDP報(bào)頭+UDP載荷（12234125，52143221，2023-11-01 21:30:00，hello）

這里使用UDP協(xié)議針對這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行解析，拿到載荷，把載荷交給應(yīng)用層，這里會(huì)根據(jù)端口號(hào)來區(qū)分交給哪個(gè)應(yīng)用程序。

5.應(yīng)用層

12234125，52143221，2023-11-01 21:30:00，hello

上述數(shù)據(jù)根據(jù)端口號(hào)，會(huì)交給QQ，QQ會(huì)進(jìn)一步解析這里的數(shù)據(jù)，這里的解析就是按照寫QQ的人自定義的協(xié)議來展開的，最后得到hello。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-741346.html

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