网络原理

IP地址

标识网络一台设备所在的位置如：127.0.0.1，这是本机设备的ip地址

端口号

一台主机可能有多个程序在使用网络，此时我们就需要端口号区分这些程序收发的信息

协议

用于通信双方发送接收数据格式的约定，是网络通讯的关键，就如同我们的语言一般，都说普通话，能让对方听得懂，亦或者外国说的英语，这就相当两套通信协议

五元组

在进行网络通信的时候会涉及到五个关键的信息，我们称之为五元组

分别是源IP、源端口、目的IP、目的端口、协议类型

协议分层

网络通信非常复杂，如果我们一次性实现通信中全部方面，那么这个协议会显得复杂臃肿，因此我们可以将其拆分成小的协议，每个协议负责单一功能。

但拆分过后的协议过多，我们又要将其归类，于是出现了协议归类分层。

定义：相邻的两层协议之间可以相互交互，上层协议可以调动下层协议，下层协议可以给上层协议提供服务，不能跨层运行。

协议分层有以下特性：

封装：上层协议不需要了解下层协议的细节

解耦合：分层之后，替换掉其中的某一层对整个协议的影响不会产生过大的影响

OSI七层网络模型

OSI 七层模型既复杂又不实用：所以 OSI 七层模型没有落地、实现。实际上经过了简化后，也叫做TCP/IP五层（四层）协议模型。

 

1：物理层：规定了网络通信中一些硬件设施的使用要求。

2：数据链路层：用于邻的两个设备之间的通信请求，通过网线链接路由器/交换机。

3：网络层：关注两个设备之间的通信，选择中间经过的路由器/交换机（只考虑中间过程）。

4：传输层：关注于两个设变之间的通信，但只看起点和终点（不考虑过程）。

5：应用层：对应于设备拿到了信息后的使用。

主机

工作范围主要 从物理层->应用层，满足应用程序的网络通信需求。

路由器

工作范围主要 从物理层->到网络层，组件局域网，进行网络数据包的收发。

交换机

工作范围主要 从物理层->数据连接层，提供硬件支持。

网络通讯基本流程

封装

1：应用程序获取用户的输入，构建一个应用层的数据包。

        这个应用层的数据包会遵守应用层协议，这个应用层协议往往是程序员自己定义的

2：应用程序调用传输层提供的接口（API）把数据包传输给传输层，拿到数据后，构建出一个传输层数据包。

        在传输层上，协传输层议有两：TCP和UDP

        TCP数据包=TCP报头（header）+TCP载荷（payload）

3：传输层构建好数据包后，调用网络层的api，把数据包交给网络层，在网络层中处理。

        网络层协议主要是IP协议，IP协议会对上述的数据包进行进一步加工，拼上IP报头：
        IP数据包= IP报头+IP载荷（包含了整个传输层的数据包）

4：IP协议继续调用数据连路层的api，把ip数据包交给数据连路层，在数据连路层，以太网协议会继续在网络层的数据包上加工。

        以太网数据包 = 以太网报头+荷载（包含整个上述数据包）+以太网报尾
                

5：以太网继续将数据包交给硬件设备网卡，网卡把上述二进制数据最终以光/电/电磁波信号传播出去。

将其展现出来应该是：

以太网的报头+IP报头+TCP报头+应用层的数据包+以太网的报尾

以上就是封装的过程。相同的，接受过程则是反着来的你想过程。叫做分用

分用

1：数据达到接收方发网卡，网卡把光电消信号还原成二进制，再把二进制数据上交给上层数据链接层。（物理层的信号数据和数据链路层是之间关联） 

2：数据链路层会按照以太网协议将收集到的数据进行解析，把其中以太网的报头和报尾取出，再往上传递给网络层。在以太网中帧头中，有专门的属性，告诉网络层使用哪个协议。

                IP报头+TCP报头+应用层的数据包

 3：网络层拿到后按照IP协议的格式解析，再将载荷传交给传输层：

        TCP报头+应用层的数据包

        同样，在IP报头中也有专门的属性，告诉传输层使用哪个协议。 

4：传输层拿到数据后，按照TCP协议解析，取出载荷（应用层数据包）交给应用层。         

         应用层的数据包

         在传输层会通过目的端口号告知数据传给哪个应用程序。

5：应用层将数据包传递给对应的软件解析数据包，得到传输过来的信息。

交换机与路由器

交换机在封装和分用中只需要用到数据链路层。

主机的数据传输给交换机，交换机会通过物理层和数据链路层逐步解析，重新构建一个以太网数据帧，发送到下一个设备的数据链路层。

路由器收到主机发送的数据时，会通过物理层、数据链路层、网络层解析，重新生成一个网络数据包，构造出以太网数据帧，进行二进制转换转发出去。