《网络协议》01. 基本概念

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《网络协议》01. 基本概念

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title: 《网络协议》01. 基本概念
date: 2022-08-30 09:50:52
updated: 2023-11-04 07:28:52
categories: 学习记录：网络协议
excerpt: 互联网、网络互连模型（OSI，TCP/IP）、计算机通信基础。
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网络协议

• 1：互联网&协议
• • 1.1：跨平台原理
  • 1.2：客户端与服务器
• 2：网络互连模型
• 3：计算机通信基础
• • 3.1：网线直连
  • 3.2：同轴电缆
  • 3.3：集线器
  • 3.4：网桥
  • 3.5：交换机
  • 3.6：路由器

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网络协议从入门到底层原理。

1：互联网&协议

互联网（internet）的出现，彻底改变了人们的生活方式，足不出户就可以购物、聊天、看电影、买车票、上班等。

数据是如何从一个设备传递到另一个设备的？

• 这一切都是由网络协议来规定的。
• 没有网络协议，就没有今天的互联网。

什么是协议？

• 协议就是通用的标准。
• 如果没有一个国际通用的标准，那么相互之间的交互就会很麻烦。

1.1：跨平台原理

C/C++ 跨平台原理：
使用平台相关的编译器生成对应平台的可执行文件。

Java 跨平台的原理：

C/C++ 编译之后可直接生成平台对应的可执行文件。
Java编译之后生成字节码文件。对于操作系统来说，不是可执行文件。

1.2：客户端与服务器

其中，后端使用 Java 的一种结构如下：

客户端向服务器请求：

http://IP地址:端口号/项目
例：
http://10.10.125.41:8080/qq/login/...

2：网络互连模型

• 国际标准：OSI 参考模型（7层）
• 实际应用：TCP/IP 协议（4层）
• 学习研究：（5层）

为了更好地促进互联网络的研究和发展，国际标准化组织 ISO 在 1985 年制定了网络互连模型 OSI 参考模型（Open System Interconnect Reference Model）。

网络请求过程：不管什么协议，都是经过下列的 包装 + 解包 过程。

3：计算机通信基础

先不考虑无线连接的问题。

• 需要得知对方的 IP 地址。
• 最终是根据 MAC 地址（网卡地址），输送数据到网卡，被网卡接收。
  • 如果网卡发现数据的目标 MAC 地址是自己，就会将数据传递给上一层进行处理。
  • 如果网卡发现数据的目标 MAC 地址不是自己，就会将数据丢弃，不会传递给上一层进行处理。

3.1：网线直连

• 需要用交叉线（不是直通线）
• 同一网段

• ping 走的是 ICMP 协议。
• ARP 协议：已知 IP 地址，不知道 MAC 地址时，通过广播获取 MAC 地址。

右边出现的 3 个 ARP 包，实际上是一次完整的发送请求、接收响应的过程。
ICMP 包同理。

3.2：同轴电缆

同轴电缆（Coaxial），连接同一网段。

3.3：集线器

集线器（Hub），连接同一网段。

集线器相比同轴电缆唯一的优点：连着集线器的某一个设备中间线路出问题，不会影响到连着集线器的其他设备的通信。

3.4：网桥

网桥（Bridge）。还是连接同一网段。

能够通过自学习得知每个接口那侧的 MAC 地址，从而起到隔绝冲突域的作用。

3.5：交换机

交换机（Switch）。依旧是连接同一网段。

若全球所有设备都用交换机连接：

1. 他们必然处于同一网段，因此 IP 地址可能会不够用。
2. 第一次发送数据包仍然需要 ARP 广播，耗费大量时间。
3. 形成广播风暴，只要有一个设备发送 ARP 广播，全球设备都能收到。

3.6：路由器

路由器（Router）。路由器含有网关（Gateway），网关也有 IP 和 MAC 地址。

主机在发数据之前，首先会判断目标主机的 IP 地址跟它是否在同一个网段：

1. 在同一个网段：ARP广播、通过交换机 / 集线器传递数据
2. 不在同一个网段：通过路由器转发数据

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无奈夜长人不寐，数声和月到帘栊。

——《捣练子令 · 深院静》（五代）李煜