初识网络原理

1.网络的作用是什么？

网络是为实现进程和进程之间跨主机的通信。

2.进程发送的数据？是如何达到网卡？

进程发送的数据通过操作系统的网络协议栈，分两步发送数据：

• （1）向网卡中填充数据；
• （2）触发发送数据
  
  3.网卡是如何接收数据？
  网卡的接口将物理信号转化为数字信号，接收数据，同时，通过中断机制把控制权交给操作系统，操作系统再将数据交给进程。
  4.问题：数据是直接发送的么？（重点）
  数据是经过不断的封装之后才发送的，因此衍生了两种模型：
• 理论模型：OSI七层模型
• 实际模型：TCP/IP五层模型*
  层次从上到下依次是：
  • 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。
  • 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。
  • 解决问题：解决进程间通信问题
  • 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）。
  • （1）工作设备：路由器（Router）。
  • （2）解决问题：解决跨局域网通信问题
  • 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。
  • （1）工作设备：交换机（Switch）、集线器。
  • （2）解决问题：解决一个局域网内部通信问题
  • 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。
  • （1）工作设备：集线器（Hub）。
  • （2）解决问题：解决传输介质通信问题

两种模型的网络分层：

两台计算机通过TCP/IP协议通讯的过程如下所示：

5.网络中的数据是如何传输的？

封装和分用

• 不同的协议层对数据包有不同的称谓，在传输层叫做段(segment)，在网络层叫做数据报(datagram)，在链路层叫做帧(frame)。应用层数据通过协议栈发到网络上时，每层协议都要加上一个数据首部(header)，称为封装(Encapsulation)。
• 数据封装成帧后发到传输介质上，到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部，根据首部中 的 “上层协议字段” 将数据交给对应的上层协议处理。

数据封装的过程

网络通信基础

1.IP地址

• P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。
• 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。

2.端口号

• 端口号用于定位主机中的进程。端口号的范围在0~65535之间。
• 两个不同的进程，不能绑定同一个端口号，但一个进程可以绑定多个端口号。
• 通过IP+端口号就能唯一确定网络中的一个进程。

3.五元组

在TCP/IP协议中，用五元组标识一个通信网络，五元组的组成：

• 协议+源IP+源端口+目的IP+目的端口
  

总结：

网络的分布式架构造成以下特点：

• 1.数据在整个通信线路上对线路中的设备实际是透明的，（存在数据监听和数据篡改的风险）
• 2.网络在数据发送过程中是不可靠的，不保证数据一定能发送给对方
• 3.数据发送的线路和接收的线路不保证一致