32.网络基础概念（二）
局域网网络传输流程图
两台主机在同一个局域网，是否能够直接通信？以太网原理举例：上课，老师点名小王让他站起来回答问题。教室里的其他人是可以听见的，为什么其他人不响应？因为老师叫的是小王，和其他人无关。因此教室发送消息，并不是只有一个人能收到，而是有吃瓜群众（发消息有点类似消息队列，有类型的数据块）每台主机在局域网上，要有唯一的标识来保证主机的唯一性：mac地址。
以太网原理
以太网发送数据，数据是用一个结构封装的，src：源主机mac地址，dst：目标主机mac地址，data：数据。
结论：
- 以太网中，任何时刻，只允许一台机器向网络中发送数据。
- 如果有多台同时发送，会发生数据干扰，我们称之为数据碰撞。
- 没有交换机的情况下，一个以太网就是一个碰撞域。
- 所有发送数据的主机要进行碰撞检测和碰撞避免。
工作流程：所有主机 先发 数据，然后进行碰撞检测，检测到碰撞进行碰撞避免，执行碰撞避免算法，例如发数据的主机休眠一段随机的时间后重发。如果没有检测到碰撞，收集到数据的主机对数据判断dst是否是自己，不是就丢弃，是就留下。
理解记忆：以太网本质就是共享的资源！-> 临界资源，互斥属性（与互斥锁不同的是，主机是先发在处理）
主机间通信的本质
主机之间通信：本质是两个协议栈在通信
数据发送的原始动力：人（90%情况）
TCP/IP协议栈理解
用户通信流程：用户A发送数据，用户层添加用户层报头，传输层添加传输层报头，以此类推，直到数据链路层，将数据交给网卡，网卡把数据发送给用户B的主机，传到数据链路层，然后往上传层层解包分用（对端同层，要先解包：报头和有效载荷进行分离），到用户B就拿到了数据。报文=报头+有效载荷为什么要自顶向下封装？必须贯穿操作系统，贯穿协议栈（发送数据需要网卡，OS是硬件网卡的管理者）。封装和解包实现了，同层之间，在直接通信，因为我收到的，就是你发送的！、细节1：
- 报头必须要能做到，和有效载荷进行分离的能力。
- 报头中必须包含，如何将自己的有效载荷，交付给上层的那一个具体协议。
细节2：
底层收到报文，但是报文不是发送给我的，数据链路层直接丢弃（数据链路层的报头有起始mac地址和目标mac地址）
细节3：
协议栈，栈的理解：自顶向下封装的过程（入栈），自底向上解包分用的过程（出栈）
拓展：网卡和数据链路层，混杂模式，抓包工具的原理（目标mac地址即便不是自己，也保留数据）
同层之间，都认为自己在和对方同层协议直接通信理解：
同层之间，报文的结构一样（报头结构一样，有效载荷结构也一样）
网络中的地址管理---认识IP地址
IP地址，用来表示，全球范围内，主机的唯一性（公网IP）
IP和MAC理解：
唐僧带着四个徒弟去西天取经，逢人便说，贫僧自东土大唐而来，要去往西天求取真经（东土大唐是起点，西天是终点）。他们到车迟国面见国王，车迟国国王说离我最近的是女儿国，你下一站是女儿国（车迟国是短期起点，女儿国是短期终点）。
从哪来，到哪去 --- 源IP，目标IP地址
上一站从哪里来，下一站去哪里 --- 源MAC，目标MAC地址
总结：MAC地址是标识局域网主机唯一性的地址，IP地址是标识广域网主机唯一性的地址。
跨网络传输流程（一切皆IP）
主机A发送数据给主机B，主机A的IP地址：192.168.2.2，主机B的IP地址：172.168.2.2,。
主机A不知道172主机在哪里！但是主机A一定能确定，报文绝对不是发送给本地网络的主机的！（有了目的IP，可以判定要将报文发送给路由器）
路由：发现不能发给自己局域网主机的报文，就推送给路由器
网络层报头包含：源IP地址和目标IP地址
数据链路层报头包含：源MAC地址和目标MAC地址
主机A发送数据到网卡，A局域网来发送，发给路由器的网卡macLeft。路由器数据链路层拿到数据，进行解包分用，报头去掉传到网络层。数据链路层对IP地址做分析，发现是B局域网内的IP，封装主机B的MAC地址，通过B局域网传到主机B。
结论：
- 路由过程中，IP地址不变，mac地址一直在变（mac地址只会在本局域网内有效）
- 无论底层用的是以太网，无线LAN还是自定义局域网通信原理，都可以
- 网络层+IP的本质意义：给网络提供了一层虚拟化层，让世界上所有的网络，都叫做IP网络（一切皆IP，类比一切皆文件，封装了struct file，屏蔽底层硬件差异）
只要IP地址，技术上可以实现网络通信吗？可以，IP地址是唯一的，局域网内也是唯一的，使用IP地址替换MAC地址技术上可以做到。
为什么不这么做？
网络的发展是从局部到整体的，局域网到广域网，MAC地址是比IP地址先出，复用MAC地址那套成本更低，兼容性更好，且只使用IP地址并不会给效率带来显著的提高（类比C语言翻译成汇编，汇编在翻译成2进制）。
