网络中的基本概念

? 作者：小胡_不糊涂
🌱 作者主页：小胡_不糊涂的个人主页
📀 收录专栏：JavaEE
💖 持续更文，关注博主少走弯路，谢谢大家支持 💖

前言
　　早起的计算机之间是相互独立的，随着时代的发展，计算机实现了互相通信，共享软件和数据，即以多个计算机协同?作来完成业务，就有了?络互连（多台计算机连接在?起，完成数据共享）。
　　数据共享本质是?络数据传输，即计算机之间通过?络来传输数据，也称为?络通信。
根据?络互连的规模不同，可以划分为局域网（Local Area Network，简称LAN）和广域网（ Wide Area Network，简称WAN）。

1. IP地址

概念：
IP地址主要?于标识?络主机、其他?络设备（如路由器）的?络地址。简单说，IP地址?于定位主机的?络地址。
格式：
IP地址是?个32位的?进制数，通常被分割为4个“8位?进制数”（也就是4个字节），如：01100100.00000100.00000101.00000110。
通常?“点分?进制”的?式来表?，即 a.b.c.d 的形式（a,b,c,d都是0~255之间的?进制整数）。如：100.4.5.6。

在CMD中输入ipconfig就可以查看计算机IP地址 。

2. 端口号

概念：
在?络通信中，IP地址?于标识主机?络地址，端?号可以标识主机中发送数据、接收数据的进程。
简单说：端?号?于定位主机中的进程，区分一个主机上不同的应用程序。不同的程序绑定到不同的端口号，一个端口号只能被一个程序绑定，但是一个程序可以绑定多个端口。
格式：
端?号是0~65535范围的数字，在?络通信中，进程可以通过绑定?个端?号，来发送及接收?络数据。

3. 协议

有了IP地址和端?号，可以定位到?络中唯?的?个进程，但还存在?个问题，?络通信是基于?进制0/1数据来传输，如何告诉对?发送的数据是什么样的呢？
基于?络数据传输，需要使?协议来规定双?的数据格式。

概念：
协议，?络协议的简称，?络协议是?络通信（即?络数据传输）经过的所有?络设备都必须共同遵从的?组约定、规则。如怎么样建?连接、怎么样互相识别等。只有遵守这个约定，计算机之间才能相互通信交流。
协议（protocol）最终体现为在?络上传输的数据包的格式。

五元组：
在TCP/IP协议中，?五元组来标识?个?络通信：

1. 源IP：标识源主机
2. 源端?号：标识源主机中该次通信发送数据的进程
3. ?的IP：标识?的主机
4. ?的端?号：标识?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?约定的数据格式
   

在CMD中，可以输?netstat -ano查看?络数据传输中的五元组信息。

4. 协议分层

实际中的?络通信是很复杂的，所以需要分更多的层次来完成交互。
分层最?的好处，类似于?向接?编程：定义好两层间的接?规范，让双?遵循这个规范来对接。在代码中，类似于定义好?个接?，??为接?的实现类（提供?，提供服务），??为接?的使?类（使??，使?服务）：

• 对于使??来说，并不关?提供?是如何实现的，只需要使?接?即可
• 对于提供?来说，利?封装的特性，隐藏了实现的细节，只需要开放接?即可
• 

5. OSI七层模型

OSI：即Open System Interconnection，开放系统互连

• OSI 七层?络模型是?个逻辑上的定义和规范：把?络从逻辑上分为了7层。
• OSI 七层模型是?种框架性的设计?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.

	分层名称	功能
7	应用层	针对特定应用的协议。
6	表示层	设备固有数据格式和网络标准数据格式的转换。
5	会话层	通信管理。负责建立和断开通信连接(数据流动的逻辑通路)。管理传输层以下的分层。
4	传输层	管理两个节点"之间的数据传输。负责可靠传输(确保数据被可靠地传送到目标地址)。
3	网络层	地址管理与路由选择。
2	数据链路层	互联设备之间传送和识别数据帧。
1	物理层	以“0”“1” 代表电压的高低、灯光的闪灭。界定连接器和网线的规格。

在实际组建?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。

6. TCP/IP五层模型

TCP/IP是?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?了5层的层级结构，每?层都呼叫它的下?层所提供的?络来完成??的需求。

• 应?层：负责应?程序间沟通，如简单电?邮件传输（SMTP）、?件传输协议（FTP）、?络远程访问协议（Telnet）等。我们的?络编程主要就是针对应?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?标主机。
• ?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?台主机，并通过路由表的?式规划出两台主机之间的数据传输的线路（路由）。路由器（Router）?作在?路层。
• 数据链路层：负责设备之间的数据帧的传送和识别。例如?卡设备的驱动、帧同步(就是说从?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?动重发)、数据差错校验等?作。
  有以太?、令牌环?，?线LAN等标准。交换机（Switch）?作在数据链路层。
• 物理层：负责光/电信号的传递?式。?如现在以太?通?的?线(双绞线)、早期以太?采?的的同轴电缆(现在主要?于有线电视)、光纤，现在的wifi?线?使?电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能?决定了最?传输速率、传输距离、抗?扰性等。集线器（Hub）?作在物理层。

?络设备所在分层：

1. 对于?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；
2. 对于?台路由器，它实现了从?络层到物理层，也即是TCP/IP五层模型的下三层；
3. 对于?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；
4. 对于集线器，它只实现了物理层；
   传统意义上的交换机和路由器，也称为?层交换机（?作在TCP/IP五层模型的下两层）、三层路由器（?作在TCP/IP五层模型的下三层）。
   随着现在?络设备技术的不断发展，也出现了很多3层或4层交换机，4层路由器。

7. 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?络层叫做数据报
  (datagram)，在链路层叫做帧(frame)。
• 应?层数据通过协议栈发到?络上时，每层协议都要加上?个数据?部(header)，称为封装
  (Encapsulation)。
• ?部信息中包含了?些类似于?部有多?，载荷(payload)有多?，上层协议是什么等信息。
• 数据封装成帧后发到传输介质上，到达?的主机后每层协议再剥掉相应的?部，根据?部中的 “上层协议字段” 将数据交给对应的上层协议处理。

下图为数据封装的过程：

下图为数据分用的过程：