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Linux网络-基础概念

news 来源：原创 2025/6/18 14:42:41

1.网络发展

独立模式：在开始没有网络，每个计算机之间相互独立，处理各自的数据

网络互联：当时代不断发展，计算机之间需要进行数据交互，多台计算机连接在一起进行数据共享

局域网LAN：当计算机的数量不断增加，通过交互机和路由器连接在一起

广域网LAN：通过路由器将全球各地的计算机都连接在一起

2.协议

最原始的协议并不完善，虽然大家可能遵守一套协议，但是语言不同，也无法正常通信，各个计算机厂商的协议设定也不同，就需要全球计算机领域的领先组织来创建一套共同的标准，让大家都遵守，大家就可以互相通信了，因为使用的是同一套标准！

1.协议看做是一种约定，全球都要遵守这种约定，本质是为了减少通信成本，快速形成共识

2.协议是层状的，协议本质上也是一种软件，在设计上更好的进行模块化，解耦合，让软件维护的成本更低

输出一个结论：协议就是通信双方都认识的结构化数据类型

3.OSI七层模型

OSI七层网络模型称为开放系统互联参考模型，是逻辑上的定义和规范，了解一下即可

这只是理想状态，实际是五层协议

4.TCP/IP五层模型

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 .

为什么要有TCP/IP协议？

多台主机通过网络通信，本质上也是设备到设备，就是通信的距离变长了，距离变长就会引发新的问题，传输过程中数据丢失，如何处理数据，如何定位要传输的目标主机，当下立即要去哪里的问题，而TCP/IP协议本质就是用来解决网络长距离通信的一种方案，协议是层状的，不同的层解决不同的问题！

操作系统可以不同，但是每个操作系统内的网络协议栈都是相同的，这也是为什么他们之间可以相互通信！

协议其实就是通信双方都认识的结构化数据类型

双方都有同样的结构体，双方都是使用统一的代码来实现协议，所以可以识别对方发来的数据

协议是分层的，每层都有双方的协议，所以只有同层之间互相才可以认识对方的协议

5.局域网通信原理

这里我们以大家最常见的以太网来说明，当两台主机在同一个局域网，是可以直接通信的

5.1MAC地址

每台主机在局域网上，我们需要有位移的标识来确定主机的唯一性，就需要MAC地址

MAC地址用来识别数据链路层中相连的节点，长度为48位

MAC地址无法被修改，在网卡出厂时就已经确定，MAC地址一般情况是唯一的

局域网通信，主机对收到的报文确定是不是发给自己的，是通过目标MAC地址判断

在以太网中，任何时刻只能有一台主机向网络发送数据

如果有多台发送，会发生数据干扰，也叫数据碰撞

为了避免数据碰撞，所有发送数据的主机要进行碰撞检测和碰撞避免算法

没有交换机的情况下，一个以太网就是一个碰撞域

在一个以太网有多台主机，主机A要发给主机E数据，其他主机都可以收到主机A发送的信息，但是他们进行目标MAC地址判断，发现自己不是目标MAC地址，就进行丢弃，所以只有主机E拿到数据

我们从协议栈来理解一下

报头：对应协议层的结构性字段

除了报头，剩下的就是有效载荷

报文=报头+有效载荷

OS是硬件的管理者，是人发送数据，所以我们需要自顶向下进行封装，通过网卡传输数据，然后再由底向上进行解包和分用，解包就是将报头和有效载荷进行分离，分用就是将有效载荷传给上一层协议，通过上述图片我们也可以理解为什么叫协议栈

6.IP地址

IP地址是在IP协议中用来标识网络中不同主机的地址

IP协议有两个版本，IPv4和IPv6 IPv4地址是一个4字节，32位整数

夸网段的主机数据传输，数据从一台计算机传输到另一台计算机需要经过一个或多个路由器！

我们来区分一下IP地址和MAC地址

IP地址是从哪里来到哪里去源IP地址-目标IP地址

MAC地址是上一站从哪里来下一站到哪里上一站MAC地址-下一站MAC地址

我们来举个例子：IP地址相当于我们的长远目标，比如我们要从起始站北京到终点站重庆

源IP就是北京，目标IP就是重庆，而到重庆需要进过石家庄，郑州，南阳等城市，这个MAC地址就是变化的，当高铁开始走时，源MAC地址就是北京，目标MAC地址就是石家庄，当到了石家庄，源MAC地址就是石家庄，目标MAC地址就是郑州

IP地址不变，MAC地址一直在变