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
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：
- 他们必然处于同一网段，因此 IP 地址可能会不够用。
- 第一次发送数据包仍然需要 ARP 广播，耗费大量时间。
- 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：
- 在同一个网段：ARP广播、通过交换机 / 集线器传递数据
- 不在同一个网段：通过路由器转发数据
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
