初始网络通信
目录
一：网络发展史
1.1：⽹络互连
1.2：局域⽹LAN
1.3：⼴域⽹WAN
二：⽹络通信基础
2.1：IP地址
2.2：端口号
2.3：协议
2.4：协议分层
1：OSI七层模型
2：TCP/IP五层
2.5：封装和分⽤
1：封装
2：分用
一：网络发展史
独⽴模式
独⽴模式：计算机之间相互独⽴；
1.1：⽹络互连
随着时代的发展，越来越需要计算机之间互相通信，共享软件和数据，即以多个计算机协同⼯作来完成业务，就有了⽹络互连。
⽹络互连：将多台计算机连接在⼀起，完成数据共享。
数据共享本质是⽹络数据传输，即计算机之间通过⽹络来传输数据，也称为⽹络通信。
根据⽹络互连的规模不同，可以划分为局域⽹和⼴域⽹。
1.2：局域⽹LAN
局域⽹，即 Local Area Network，简称LAN。
Local 即标识了局域⽹是本地，局部组建的⼀种私有⽹络。
局域⽹内的主机之间能⽅便的进⾏⽹络通信，⼜称为内⽹；局域⽹和局域⽹之间在没有连接的情况下，是⽆法通信的。
局域⽹组建⽹络的⽅式有很多种：
（1）基于⽹线直连
（2）基于集线器组建
（3）基于交换机组建
（4）基于交换机和路由器组建（重点关注）
局域网：就是一片区域，就好比网吧打游戏，只能这个网吧的人在一起打游戏。
1.3：⼴域⽹WAN
⼴域⽹，即 Wide Area Network，简称WAN。
通过路由器，将多个局域⽹连接起来，在物理上组成很⼤范围的⽹络，就形成了⼴域⽹。⼴域⽹内部的局域⽹都属于其⼦⽹。
路由器把更多的局域网链接起来
网游就是代表，整个中国乃至世界的人都可以一起玩游戏
二：⽹络通信基础
⽹络互连的⽬的是进⾏⽹络通信，也即是⽹络数据传输，更具体⼀点，是⽹络主机中的不同进程间，基于⽹络传输数据。
那么，在组建的⽹络中，如何判断到底是从哪台主机，将数据传输到那台主机呢？这就需要使⽤IP地址来标识。
2.1：IP地址
概念IP地址主要⽤于标识⽹络主机、其他⽹络设备（如路由器）的⽹络地址。简单说，IP地址⽤于定位主 机的⽹络地址。就像我们发送快递⼀样，需要知道对⽅的收货地址，快递员才能将包裹送到⽬的地。格式
IP地址是⼀个32位的⼆进制数，通常被分割为4个“8位⼆进制数”（也就是4个字节），如：
01100100.00000100.00000101.00000110。
通常⽤“点分⼗进制”的⽅式来表⽰，即 a.b.c.d 的形式（a,b,c,d都是0~255之间的⼗进制整数）。
如：100.4.5.6。表示的目的：为了区分某个具体设备，原则上是希望每个设备都有唯一的ip地址
2.2：端口号
概念
在⽹络通信中，IP地址⽤于标识主机⽹络地址，端⼝号可以标识主机中发送数据、接收数据的进程。
简单说：端⼝号⽤于定位主机中的进程。
类似发送快递时，不光需要指定收货地址（IP地址），还需要指定收货⼈（端⼝号）。
想起来我们mysql中使用jdbc链接数据库 有一个这样的表示 jdbc：mysql：//127.0.0.1：3306
这个3306就是端口号
用来区分设备上不同的应用程序
格式
整数（16位的整数，无符号）
端⼝号是0~65535范围的数字，在⽹络通信中，进程可以通过绑定⼀个端⼝号，来发送及接收⽹络数据
问题：
有了IP地址和端⼝号，可以定位到⽹络中唯⼀的⼀个进程，但还存在⼀个问题，⽹络通信是基于⼆进制0/1数据来传输，如何告诉对⽅发送的数据是什么样的呢？
⽹络通信传输的数据类型可能有多种：图⽚，视频，⽂本等。同⼀个类型的数据，格式可能也不同，如发送⼀个⽂本字符串“你好！”：如何标识发送的数据是⽂本类型，及⽂本的编码格式呢？
基于⽹络数据传输，需要使⽤协议来规定双⽅的数据格式。
2.3：协议
通信双方对于数据传输格式的约定
网络的本质是传输“光信号”/“电信号”/“电磁波”
光信号：提供光纤 玻璃丝 激光 通过不同的频率 表示0/1
电信号：通过网线（高低电平）表示0/1
电磁波：wifi
约定协议：就是0101的数据格式（就是表示多少个1表示什么含义，多少个0表示什么含义）作⽤
为什么需要协议？
就好⽐⻅⽹友，彼此协商胸⼝插⽀玫瑰花⻅⾯，这就是⼀种提前的约定，也可以称之为协议。
计算机⽣产⼚商有很多；
计算机操作系统，也有很多；
计算机⽹络硬件设备，还是有很多；
如何让这些不同⼚商之间⽣产的计算机能够相互顺畅的通信?
就需要有⼈站出来，约定⼀个共同的标准，⼤家都来遵守，这就是 ⽹络协议；
2.4：五元组
在TCP/IP协议中，⽤五元组来标识⼀个⽹络通信：
1. 源IP：标识源主机2. 源端⼝号：标识源主机中该次通信发送数据的进程
3. ⽬的IP：标识⽬的主机
4. ⽬的端⼝号：标识⽬的主机中该次通信接收数据的进程
5. 协议号：标识发送进程和接收进程双⽅约定的数据格式
举个例子理解
收件人地址（目的ip） 收件人（目的端口号）
发件人地址（源ip） 发件人（源端口号）
走顺丰/圆通/申通（协议）
2.4：协议分层
由于网络通信本身就是一个非常非常复杂的话题，解决复杂的问题就要有复杂的方案
一个协议就会非常非常非常复杂，所以我们就要把协议拆分，但是拆分后意味着数目就会变多，那就需要分层，约定协议和协议之间的调用关系。协议分层类似于打电话时，定义不同的层次的协议
这就是协议分层，电话一个协议，使用什么语言也是一个协议，
分层的作⽤
为什么需要⽹络协议的分层？
分层最⼤的好处，类似于⾯向接⼝编程：定义好两层间的接⼝规范，让双⽅遵循这个规范来对接。
在代码中，类似于定义好⼀个接⼝，⼀⽅为接⼝的实现类（提供⽅，提供服务），⼀⽅为接⼝的使⽤类（使⽤⽅，使⽤服务）：
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对于使⽤⽅来说，并不关⼼提供⽅是如何实现的，只需要使⽤接⼝即可
•
对于提供⽅来说，利⽤封装的特性，隐藏了实现的细节，只需要开放接⼝即可。让我们看看真实的网络分层结构
1：OSI七层模型
OSI：即Open System Interconnection，开放系统互连
OSI 七层⽹络模型是⼀个逻辑上的定义和规范：把⽹络从逻辑上分为了7层。
OSI 七层模型是⼀种框架性的设计⽅法，其最主要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传输；
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。
实际组建⽹络时，只是以 OSI 七层模型设计中的部分分层，也即是以下 TCP/IP 五层（或四层）模型来实现
2：TCP/IP五层
TCP/IP五层（或四层）模型
TCP/IP是⼀组协议的代名词，它还包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇。
TCP/IP通讯协议采⽤了5层的层级结构，每⼀层都呼叫它的下⼀层所提供的⽹络来完成⾃⼰的需求。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（就是程序员自己说的算，数据如何使用什么的）。
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传输层：不关心中间的传输过程，只关心传输的起点和终点。
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⽹络层：负责任意两个节点的之间的路径规划
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数据链路层：负责两个相邻节之间的通信，（通过网线光纤直连的两个设备）
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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。概念可能太片面了，接下来我举一个例子来表示这个模型
首先还是快递事件，我在淘宝买一件衣服，我需要填写收件地址收件人收件电话，卖家需要填发货人发货地址电话，我和卖家就是传输层，不需要关系快递的中间路线，只关心发给谁，从那发货。这就是传输层
卖家把快递给快递公司，快递公司就需要规划路线，比如发件地址上海，收件地址西安，那么路线就这样规划上海-南京-无锡-西安，这就是网络层负责上海-西安的路径规划
路线规划好，那么我们就要实施
上海-南京（水运货船）
南京-无锡（空运飞机）
无锡-西安（陆运火车）
西安-我（电三轮）
每个环节都是快递小哥进行具体实施，只关心他负责的这一段，不在乎快递去哪里，从哪里来的这就是数据链路层
然后我们这一路利用的河道、航线、轨道、马路这就是物理层。那么拿到衣服，我是自己穿，还是送人，还是摆着看？没有人知道
这就是应用层
⽹络设备所在分层
对于⼀台主机，它的操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容，也即是TCP/IP五层模型的下四层；
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对于⼀台路由器，它实现了从⽹络层到物理层，也即是TCP/IP五层模型的下三层；
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对于⼀台交换机，它实现了从数据链路层到物理层，也即是TCP/IP五层模型的下两层；
不规划，只关心相邻节点
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对于集线器，它只实现了物理层；路由器和交换机可能出先面试题
2.5：封装和分⽤
1：封装
1.应用层
用户输入hello，点击发送按钮，qq应用程序能获取到hello字符串，把这个hello构造成“应用层数据包”这个应用层数据包时按照应用层协议来构造
假设按照下列格式：
发送者的用户id，接收者的用户id，信息的发送时间，信息的正文；
1234 5678 2025年10-28 11：18 hello 这个就是拼接字符串
通过操作系统的api，把这个数据包交给下一层传输层
2.传输层（系统内核里面）
拿到数据后，传输层要按照传输层的协议 再来构造一个数据包
传输层涉及到的协议，主要就是TCP和UDP，此处以UDP为例
UDP数据包，包含报头+载荷（应用层数据包）
拼接UDP报头，就类似快递小哥，包装快递，并且贴标签（填写一个收件人地址什么的）
传输层把构造好的传输层的数据包，调用对应的api，交给网络层这点提醒一下：网络协议分层之后，一定是上层调用下层，下层给上层提供服务，不能乱调用，或者跨层调用。不能越级
3.网络层
网络层最主要就是ip协议
ip协议也会在传输层数据包，基础上添加ip报头
把这个ip数据包，进一步的往下传输给数据链路层。
4.数据链路层
数据链路层最主要的的协议“以太网”（插网线/光纤通信的网络）wifi的协议是802.11
在以太网协议，在ip数据报的基础上，拼接上信息
把上述数据再交给物理层
5.物理层
把上述0101这样都数据，转换成光信号/电信号/电磁波，通过介质传输出去
以上这个过程就是封装，把这个hello套上辅助信息，一套一套。封装是发送发的操作流程
2：分用
是接收方的流程
1.物理层收到光电信号
把光电信号转换成0101数字信号，交给数据链路层
2.数据链路层
就会拿到这样数据包，然后以太网协议就会进行解析
去掉帧头帧尾，进一步交给网络层
3.网络层
到达网络层，然后ip协议，就再进一步解析也会取出载荷，进一步交给传输层
4.传输层
到达传输层，UDP协议再进一步解析数据包，取出载荷,传给应用层
5.应用层
最后qq的应用层协议再进行解析，把这里的信息提取出来，显示到界面上。
了解封装和分用，可以这样理解，封装就是装快递，分用就是拆快递。
关于协议类型，每一层都可以知道上一次使用的什么协议
还有一些小知识点：
报/包/帧/段时网络传输数据的基本单位
段：TCP
报：UDP
包：ip
帧：数据链路层