网络初识（概念入门）

1.局域网VS广域网

1.1局域网

1.2广域网

2.五元组

2.1 IP和端口

2.1.1 IP

2.1.2端口号

2.2协议

3.协议分层

4. TCP/IP五层模型

5.封装和分用

5.1封装

5.2分用

1.局域网VS广域网

1.1局域网

简单介绍：指在某一特定区域内由多台计算机组成的互联网组。

（1）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。

（2）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

1.2广域网

简单介绍：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，即 Wide Area Network，简称WAN。

广域网内部的局域网都属于其子网。

2.五元组

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

2.1 IP和端口

2.1.1 IP

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 。

格式

（1） 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。

（2） “ 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 。

2.1.2端口号

引入：

IP 地址解决了网络通信时，定位网络主机的问题，但是还存在一个问题，传输到目的主机后，由哪个进程来接收这个数据呢？这就需要端口号来标识。

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 。

格式

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。

注意事项

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。

IP和端口的概念加深：

2.2协议

引入：

（1）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？

（2）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。

协议，网络协议的简称

网络协议是网络通信（即网络数据传输） 经过的所有网络设备 都必须共同遵从的一组约定、规则。如：怎么样建立连接、怎么样互相识别等。

通常由三要素组成：

1. 语法：即数据与控制信息的结构或格式；

2. 语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应；

3. 时序，即事件实现顺序的详细说明。

协议（protocol）最终体现为： 在网络上传输的数据包的格式。

3.协议分层

引入：

网络通信过程中，需要涉及到的细节方方面面，如果只有一个协议来完成通信，则这个协议无比复杂，非常不利于学习和维护。故我们需要把一个庞大，复杂的协议，拆分成一个小而美的协议。

通信协议拆分后归类形成层状结构。

细节：

（1）把功能定位相似的协议放在同一层。

（2）上层协议调用下层协议的功能，下层协议给上层协议提供服务。

（3）只有相邻的层次之间可以进行交互。

分层的作用

（1）最大的好处：定义好两层间的接口规范，让双方遵循这个规范来对接，类似于面向接口编程。

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）

（2）上层协议自接使用下层协议（已封装好），不需要理解下层协议的细节。

（3）某一层的协议进行封装之后，对于其它层没影响。

4. TCP/IP五层模型

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，关注的是 传输的数据在应用程序中如何使用 。

传输层：负责两台主机之间的数据传输。 关注的是传输的起点和终点 。

网络层： 关注的是通信中的数据规划 。

数据链路层：负责设备之间的数据帧的传送和识别。 关注的是相邻结点的通信细节 。

物理层 ：负责光 /电信号的传递方式。 是网络通信的基础设施 。

物理层我们考虑的比较少。因此很多时候也可以称为 TCP/IP 四层模型。

网络设备所在分层

（1）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；

（2）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 ；

（3）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 ；

对于 集线器 ，它只实现了 物理层

网络分层对应

网络数据传输时，经过不同的网络节点（主机、路由器）时，网络分层需要对应。

以下为同一个网段内的两台主机进行文件传输：

5.封装和分用

1.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) 。

2.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) 。

3.首部信息中包含了一些类似于首部有多长，载荷 (payload) 有多长，上层协议是什么等信息。

4.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