1 网络

​ 在没有网络之前，每个人的设备（电脑等）都是彼此孤立的。

​ 网络的出现让设备之间可以相互通信。

​ 网络由若干设备和连接这些设备的链路构成，各种设备间接或者直接通过介质相连。设备之间进行信息传递时，将要传递的数据编码为 2 进制数值以有效传输。这些 2 进制数据以电脉冲的形式进行传输，随线缆中电压高低状态间进行变化。

• 二进制中，1 通过产生一个正电压传输。
• 二进制中，0 通过产生一个负电压传输。

1.1 局域网

​ 局域网（Local Area Network，简称 LAN）是按照范围划分而来的名称，指在某一个小区域内由多台设备互联成的计算机组。可以由家里的两台设备组成，也可以由学校、公司里的上千台设备组成。

特点：

1. 分布地区范围有限。
2. 覆盖范围一般是方圆几千米之内。

1.2 以太网

​ 以太网是一种计算机局域网技术，是目前应用最普遍的局域网技术。

​ IEEE 组织（电气与电子工程师协会）的 IEEE 802.3 标准制定了以太网的技术标准，规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。

​ 局域网中设备的连接规范，数据的传输规范等等规则都基于以太网的技术标准完成。因此，以太网是网络连接的一种规则（协议）。

拓扑结构

​ 用传输媒体把计算机等各种设备互相连接起来的物理布局，指设备互连过程中构成的几何形状。

（1）总线型

（2）环形

（3）星形

（4）网络状

（5）树形

1.3 城域网

​ 城域网（Metropolitan Area Network，简称 MAN）是在一个城市范围内所建立的网络，通常覆盖一个城市，从几十公里到一百公里不等。可能会有多种介质，用户的数量也比局域网更多。

1.4 广域网

​ 广域网（Wide Area Network，简称 WAN）又称外网、公网，是连接不同地区局域网或城域网设备通信的远程网，通常跨接很大的物理范围。所覆盖的范围从几十公里到几千公里，能连接多个地区、城市和国家，形成国际性的远程网络。

注意：

​ 广域网并不等同于互联网。

1.5 互联网（因特网）

​ 互联网，字面意思即处于同一网络环境下，设备之间能够进行通信，一般泛指彼此能够通信的设备组成的网络。

​ 互联网又音译为因特网（Internet），也称国际网络，指网络与网络之间所串连成的庞大网络，这些网络以一组通用的协议（规则）相连，形成逻辑上的单一巨大国际网络。互联网目前已经把 200 多个国家和地区的大部分设备连接了起来，形成了一个遍布全世界的网络。所以在一定程度上也可以说，互联网等同于广域网，广域网包含了互联网。

​ 目前提到的互联网，大部分时候指代因特网。可以将互联网作为名词理解，也可以将互联网理解为因特网的代称。

​ 互联网使用的技术，在广域网上一定有，但是某些广域网的技术，互联网上不一定有。比如军用的广域网，普通老百姓是不会使用的。

​ 互联网（因特网）的本质是人为定义的一系列协议（规则），总称为“互联网协议”。主要功能为：

1. 定义计算机如何接入互联网。
2. 规定接入互联网的计算机的通信标准。
3. 为 2 进制数据定义传输规则。

​ 因特网是国际上最大的互联网。当我们提到互联网时，一般代指因特网。它采用 TCP/IP 协议簇作为通信的规则，提供了包括万维网（WWW）、文件传输（FTP）、电子邮件（E-mail）、远程登录（Telnet）等服务。

1.6 万维网

​ 万维网（World Wide Web，简称 WWW，也称 Web、3W 等）是存储在因特网的计算机中，数量巨大的文档（页面）的集合。也是无数个网络站点和网页的集合，是构成因特网的主要部分。

​ 我们平时用浏览器看到的内容就属于万维网，本质上就是一个个文档（页面）。

​ 如果将因特网看做是网络的基础，那么万维网就可以被看做是对因特网的应用，是利用因特网规则的一种信息传递和呈现的手段。可以认为万维网就是网站和页面的统称。

1.7 小结

1. **网络：**由若干设备和连接这些设备的链路构成，设备间可以相互通信。

2. **局域网：**指某一个小区域内由多台设备互联成的计算机组。

3. **以太网：**网络连接的一种规则，定义了连接传输规范。

4. **城域网：**在一个城市范围内所建立的网络，几十到一百公里。

5. **广域网：**连接不同地区、城市、国家的远程网络，几十到几千公里。

6. **互联网（因特网）：**目前国际上最大的互联网，定义了通信规则等。

7. **万维网：**基于因特网的网站和网页的统称。

2 IP 地址

​ 当我们传递消息时，如何准确的将信息传递到目标设备？

2.1 IP 地址

​ IP 地址（Internet Protocol Address）指互联网协议地址，又译为网际协议地址，是 IP 协议提供的一种统一的地址格式，即设备在网络中的具体地址。

​ IP 地址就像是设备的家庭住址一样，主要用于定位。用打电话举例子，IP 地址就比如电话号码，我们需要知道对方设备的电话号码，才能联系到对方。

（1）按协议分类

1. IPv4（目前常用）：互联网协议第四版，由四个数组成，每个数取值范围是 0~255。每个数用 “.” 来分隔，数量是有限的。范围：0.0.0.0~255.255.255.255。

   A类：0.x.x.x~127.x.x.x （32 位 2 进制最高位为 0，适用于网内主机数达 1600 万台的大型网络）

   B类：128.x.x.x~191.x.x.x（32 位 2 进制最高 2 位为 10，适用于中等规模网络，每个网络能容纳6万台设备）

   C类：192.x.x.x~223.x.x.x（32 位 2 进制最高 3 位为 110，适用小规模局域网，每个网内最多只包含254台设备）

   D类：224.x.x.x~239.x.x.x（32 位 2 进制最高 4 位为 1110，属于特殊类型 IP，一般为广播地址）

   E类：240.x.x.x~255.x.x.x（32 位 2 进制最高 5 位为 11110，作为特殊使用）

2. IPv6：互联网协议第六版，由八个数组成，每个数取值范围是 0~65535。每个数用 “:” 来分隔，目的是解决 IPv4 的数量有限性而设计的（几乎无限）。范围：0:0:0:0:0:0:0:0~65535:65535:65535:65535:65535:65535:65535:65535。

（2）按使用范围分类

1. 公网 IP

   用于连接外网，想要和远程设备进行通信时使用的 IP 地址。

   查看方式：百度搜索 IP 地址查询 便可以查看到公网 IP。

2. 私网 IP

   也称局域网 IP，私网 IP 不能上网，只用于局域网内通信。

   查看方式：

   • Windows 操作系统中

     打开命令提示符窗口，输入指令 ipconfig 查看本机的 IP 地址信息。

     快捷方式：运行窗口（win+R）-> 打开 cmd -> ipconfig。

   • 在 Mac 操作系统中

     打开终端窗口，输入指令 ifconfig 查看本机的 IP 地址信息，也可以在网络设置窗口上直接查看 IP 地址。

2.2 端口号

​ 通过 IP 地址我们可以在网络上找到一台设备，但想要和设备通信，本质上是和运行在设备上的某一个应用程序进行通信。一台设备上可能运行 n 个应用程序，而端口号的作用就是区分这些应用程序，明确到底是和哪一个应用程序进行通信。

​ IP 地址决定设备在网络中的具体地址。

​ 端口则对应不同应用程序在该设备上的门牌号码，一台设备上不同的应用程序想要进行通信，就必须对应一个唯一的端口号。

1. 端口号的取值范围是 0~65535。
2. 在进行网络开发时，需要自己为应用程序设置端口号。
3. 端口号不能和其它应用程序相同，避免产生冲突。
4. 一般选择 1024 以上的端口进行使用，1024 以下的一般由 IANA 互联网数字分配机构管理。

2.3 Mac 地址

​ Mac 地址（Media Access Control Address）直译为媒体存取控制地址，也称局域网地址、以太网地址、物理地址。它是用来确认网络设备位置的地址，在 OSI 模型中，第三层网络层负责 IP 地址，第二层数据链路层则负责 Mac 地址。Mac 地址用于在网络中唯一标识一个网卡，一台设备可以有多个网卡，每个网卡都会有唯一的 Mac 地址。

​ 在早期的网络中，只用 Mac 地址便可以实现两台设备间的通信。但随着设备的增加，Mac 地址虽然具备唯一性，但并不携带位置信息，如果通过广播方式查找设备，会给网络造成巨大负担。所以才有了 IP 地址来定位网络中的设备。

​ Mac 地址的长度为 48 位（6 个字），通常表示为 12 个 16 进制数，如：00-16-EA-AE-3C-40。

• 前 3 个字节（00-16-EA）代表网络硬件制造商的编号，由 IEEE（电气与电子工程师协会）分配。
• 后 3 个字节（AE-3C-40）代表该制造商所制造的某个网络产品（如网卡）的系列号。

​ 查看 Mac 地址的方式和查看 IP 地址相同。

​ Mac 地址就像身份证号，IP 地址就如同你的住址。

​ Mac 地址是物理层面上通信的基础，IP 地址则是逻辑层面上通信的基础。

2.4 小结

​ 在互联中与一台指定设备通讯，就如同在现实世界中给朋友寄快递，你必须要知道朋友的地址在哪里。

• IP 地址 = 朋友的住址（某街某小区某栋楼）。
• 端口 = 朋友住所具体的门牌号 （哪个门牌号）。
• Mac 地址 = 朋友的身份证号（谁接受快递）。

​ 在网络通信中：

• IP 地址：设备在外网中位置。
• 端口：运行在该设备上的应用程序。
• Mac 地址：设备进行网络通信的唯一标识，设备真正进行物理信息传输用来定位的标识。

3 客户端与服务端

3.1 客户端

​ 客户端（Client，或称为用户端、前端）指与服务端相对应，为客户提供本地服务的应用程序。我们在设备上（计算机、手机等）使用的所有软件和应用几乎都是客户端应用程序。

​ 客户端应用程序指用户使用的设备上安装的应用程序，用户会直接使用操作的内容。比如：各种浏览器、游戏、外卖应用程序（美团，饿了么）、通讯软件（QQ、微信、陌陌）等等。

​ 客户端本意指用户使用的设备（计算机、手机、平板等等）。

​ 但通常，提及客户端往往指客户端应用程序。

3.2 服务端

​ 服务端（Server，或称为服务器、后端）是为客户端服务的，服务的内容诸如向客户端提供资源，保存客户端数据等等。它是一种有针对性的服务程序，往往一个服务端都是针对性的为某类客户端提供服务。服务端往往是一台运行在远端的计算机，客户端和服务端通过网络进行通信。

​ 比如：

• 某游戏服务端只为该游戏的客户端提供服务（消息转发、信息保存、逻辑处理等等）。
• 某外卖服务端只为该外卖的客户端提供服务（分派订单、查看订单、查看配送进度等等）。

​ 客户端本意指为客户端提供服务的设备，一般是一台性能较好的计算机。

​ 但在软件开发中，往往提到的服务端或服务器都泛指服务端应用程序。

3.3 网络游戏中的客户端与服务端

单机游戏：

• 只有客户端，没有服务端。
• 不存在玩家之间的交互，数据存储在本地。

网络游戏：

• 有客户端和服务端。
• 玩家之间可以进行交互（信息同步，信息交换）。
• 静态（不变的）数据存储在客户端，动态（要变的）数据存储在服务端。

网络游戏开发中的客户端：

​ Unity、UE、Cocos、Egret、Laya、Flash 等等游戏引擎开发的游戏，都属于客户端应用程序，被用户直接操作。

​ 主要功能是游戏玩法、UI 交互、美术表现、本地数据保存等等。

网络游戏开发中的服务端：

​ C++、Java、C#、Go 等等语言开发的运行在远端计算机上为游戏客户端提供服务的软件，都属于服务端应用程序。主要功能是消息转发、数据保存、逻辑处理等等。

​ Unity 程序员也被称为前端程序员，比如 Unity 客户端开发工程师、Unity 前端开发工程师等等。负责服务端开发的程序员被称为后端程序员。

​ 在早期游戏行业中不分前后端，从业者需要同时具备前端和后端的开发技能。而随着游戏引擎的出现并且从开发效率上来考虑，渐渐就分出前后端程序员。两个工种相互配合进行开发，事半功倍。