1. 局域网和广域网

1.1 局域网（LAN）

• 局域网，Local Area Network，Local即标识了局域网是本地，局部组建的一种私有网络。
• 局域网内主机之间能方便的进行网络通信，又称内网；局域网和局域网之间在没有连接的情况下是无法通信的。
• 常见的组建局域网的方式是通过路由器或者交换机

1.2 广域网WAN

• 广域网，Wide Area Network，简称WAN。
• 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。广域网内部局域网都属于其子网。

== 常见笔试题==：交换机和路由器的区别：
路由器是工作在网路层，交换机是工作在数据链路层。

2. 网络通信基础

2.1 IP地址

• IP地址，描述了一个设备在网络上的位置。
• 计算机中通过数字来描述地址，本质上是32位，4个字节的整数。为了方便表示，把IP地址表示成点分十进制，使用三个符号 . （点）来把这4个字节分成4个部分，每个部分1个字节取值范围是0-255。

2.2 端口号

• 描述一个主机上的哪个应用程序。有了IP地址可以确定主机，但是一个主机上可能有很多个程序在使用网络
• 主机收到网络数据就需要区分出是交给哪个程序使用数据
• 每个程序在进行网络通信过程中，都需要一个端口号（可能是用户手动指定也可能是系统自动分配的）。
• 同一个主机上，程序之间使用的端口号不能冲突

进行一次网络通信的过程中，涉及到的IP和端口其实各有两个，有目的IP和目的端口，源IP和源 端口。

3. 协议 – 重点

协议，是一种通信过程中的约定，发送方和接收方需要提前商量好数据的格式，才能确保两者之间能正确进行沟通。

3.1 网络通信协议拆分成多层

• 把功能定位相似的协议放到同一层之中。
• 上层协议会调用下层协议的功能
• 下层协议给上层提供服务
• 只有相邻的层次之间可以进行沟通，不能跨层次调用

协议分层是为了让复杂的一个协议变成更简单的多个协议：

1. 上层协议直接使用下层协议即可，不需要了解下层协议的细节（相当于下层协议把细节封装好了）。比如只要会说汉语就能打电话，不需要了解电话的工作原理。
   2.某一层的协议进行替换之后，对于其他层没有影响

3.2 TCP/IP 五层网络协议

OSI 七层网络协议简化为 TCP/IP 五层协议。

• 应用层：传输的数据在应用程序中如何使用
• 传输层：负责关注 网络数据包 的起点和终点
• 网络层：负责关注 通信中的路径规则，（起点终点之间走那条路）
• 数据链路层： 负责关注 相邻节点之间的通信细节
• 物理层： 网络通信的基础设施

主机，它的操作系统内核实现从传输层到物理层的内容，即TCP/IP的下四层。
路由器，它实现了从网络层到物理层，下三层。
交换机，实现了从数据链路层到物理层，下两层。
集线器，只实现了物理层。

路由器工作在网络层，交换机工作在数据链路层，这里的路由器和交换机指的是经典的路由器交换机。事实上，很多交换机也具有一些路由器的功能，也能工作在网络层。很多路由器，也具有一些交换机的功能，也能工作在数据链路层。

4. 封装和分用

封装和分用是网络传输数据过程中最核心的流程。

4.1 封装过程

假设A通过QQ给B发送一个hello。

1. 应用层（应用程序qq）：
   QQ从消息输入框获取到用户输入的hello，就把这个字符串构造成一个应用层的数据包，然后设置一个应用层协议，应用层数据包就是按照这个应用层协议约定的格式来构造的。随后应用程序就会调用操作系统提供的api，把这个数据包交给传输层。
   
2. 传输层：
   传输层就会把上述数据作为一个整体，再构造成一个传输层的数据包。传输层涉及的协议，主要是TCP和UDP，此处假定使用UDP来进行通信，就会构成一个UDP的数据包。随后调用下层协议提供的api，并且把刚才构造好的数据通过参数传过去，下层协议进行处理数据。即调用网络层，网络层继续进行封装。
   
3. 网络层：
   网络层涉及的最核心的协议是IP协议。网络层IP协议，把传输层的UDP数据包作为一个整体，再拼上一个IP协议的报头，构造成一个IP数据包。构造完之后IP协议继续调用数据链路层的api，把数据交给数据链路层这里的协议进行处理。
   
4. 数据链路层：
   数据链路层的核心协议：以太网，以IP数据包作为一个整体，在这个基础上添加帧头和帧尾。然后调用物理层的api。
   
5. 物理层 ：
   也就是硬件设备，把以太网数据帧，二进制结构（一串0 1 这样的数据），转换成光信号（光纤）/电信号（网线）/电磁波（无线wifi），然后进行发送。

4.2 分用过程

暂时不考虑中间过程，假定数据包已经到达B的网卡了，B的处理过程就叫分用。

1. B的物理层，
   收到了 光信号/电信号/电磁波，就会把这些物理信号 转换成 数字信号。得到一个以太网数据帧，进一步的把这个数据帧交给数据链路层。
2. 数据链路层：
   按照以太网数据帧的格式来解析，取出其中的载荷，再交给上层协议。
   
3. 网络层 IP协议：
   按照IP协议的格式进行解析，取出其中的载荷交给上层协议。
   
4. 传输层UDP协议：
   按照UDP协议进行解析，并且取出载荷交给上层协议
   
5. 应用层 QQ程序：
   按照QQ应用程序内部的应用层协议格式来进行解析数据。
   qq程序拿到这些信息之后在窗口弹出展示，即显示到聊天窗口上。

4.3 网络传输的数据单位

• 包（packet） IP数据包
• 段（segment） TCP数据段
• 报（datagram） UDP数据报
• 帧（frame） 以太网数据帧

5. 网络编程中的客户端和服务器

• 在网络中主动发起通信的这一方，称为 客户端，被动接受的这一方，称为 服务器。
• 同一个程序在不同的场景中，可能是 客户端也可能是服务器。
• 客户端给服务器发送的数据，称为请求（request）
• 服务器在客户端返回的数据，称为响应（response）

5.1 客户端和服务器之间交互模式

1. 一问一答：一个请求对应一个响应，如网站开发
2. 一问多答：一个请求对应多个响应，如下载。
3. 多问一答：多个请求对应一个响应，如上传。
4. 多问多答：一个请求可能对应多个响应，一个响应也可能对应多个请求。如远程控制，进行鼠标键盘操作，都会作为一个的请求发送，看到的画面，作为响应。