怎么制作网站链接,用wordpress做企业门户,wordpress发布视频链接,网站建设与开发选题网络基础#xff08;一#xff09; 文章目录 一、计算机网络背景1.1网络发展1.2认识“协议” 二、网络协议初识2.1OSI七层模型2.2OSI五层模型 三、网络传输基本流程3.1局域网通信3.2网络传输流程不跨子网的网络传输跨子网的网络传输 3.3网络中的地址管理IP地址MAC地址 一、计… 网络基础一 文章目录 一、计算机网络背景1.1网络发展1.2认识“协议” 二、网络协议初识2.1OSI七层模型2.2OSI五层模型 三、网络传输基本流程3.1局域网通信3.2网络传输流程不跨子网的网络传输跨子网的网络传输 3.3网络中的地址管理IP地址MAC地址 一、计算机网络背景 1.1网络发展 在计算机发展初期计算机之间相互独立每个终端各自持有数据这明显对于数据的共享很不友好为了高效的数据传输和共享世界各地的科学家、实验室就开始想办法提出自己的解决方案用来解决多设备数据共享的问题所以在这一阶段形成了网络互联的概念在这一阶段不同设备之间可以进行数据共享那么随着设备的增多技术的发展就产生了局域网广域网这样的技术概念那么具体的内容我们我们慢慢抽丝剥茧学习这部分只是有一个网络发展的概念就行。 1.2认识“协议” 我们之前说为了解决多设备之间数据共享的问题世界各地的实验室、科学家们提出了诸多解决方案而这个数据通信的解决方案其实就是协议。 协议可以理解成一种约定即通信双方提前约定好通信的数据格式在通信过程中双方基于该数据格式进行通信站在语言角度理解协议就是通信双方都能识别的结构体数据类型。 但是这时就存在一个问题计算机的生产厂商有很多操作系统也有很多衍生的网络硬件设备也有很多那么如何让这些不同厂商之间生产的计算机都能相互顺畅的通信呢所以这时就需要标准的存在而这个统一的标准就是网络协议。 当今的网络协议是OSI(Open System Interconnection)提出的OSI七层模型。 为什么网络协议要分层 联想到我们之前对于分层的理解分层一般是为了可以松耦合层与层之间不会有太多的联系方便后期维护。 比如当物理层发生变化时我们只需要改动物理层的代码其他层次的代码无需改动。 为什么存在网络协议 首先客观事实是通信距离变远必定会引发新的问题 如何使用数据的问题可靠性问题主机定位问题数据报局域网转发问题。 那么以上这些问题我们都会在后面的学习中有所体现简言之网络协议的不同层次可以分别解决上述的问题。 二、网络协议初识 2.1OSI七层模型 OSIOpen System Interconnection开放系统互连七层网络模型称为开放式系统互联参考模型是一个逻辑上的定义和规范;把网络从逻辑上分为了7层每一层都有相关、相对应的物理设备比如路由器交换机;OSI 七层模型是一种框架性的设计方法其最主要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传输;它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来概念清楚理论也比较完整. 通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯;但是它既复杂又不实用所以我们按照TCP/IP四层模型来讲解。 分层名称功能每层功能概述应用层针对特定应用的协议表示层设备固有数据格式和网络标准数据格式的转换会话层通信管理、负责建立和断开通信连接数据流动的逻辑通路、管理传输层以下的分层传输层TCP管理两个节点之间的数据传输、负责可靠性传输确保数据被可靠地传送到目标地址即数据传输可靠性网络层IP地址管理与路由选择路由器数据链路层互联设备之间传送和识别数据帧交换机物理层以0/1代表电压的高低以及灯光的闪灭、界定连接器和网线的规格集线器、调制解调器 为什么上面我们说是TCP/IP四层模型呢 OSI七层模型是非常优秀的网络协议但是对于应用层、表示层和会话层一般这三个层次被统一称为应用层原因大概是因为这三个层次如果分开实现会引发其他问题导致问题复杂这三层一般是由用户实现。 对于物理层我们一般不关心所以在软件的角度考量我们认为是OSI四层模型就可以或者带上物理层称为OSI五层模型。 2.2OSI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。 物理层: 负责光/电信号的传递方式. 比如现在以太网通用的网线(双绞 线)、早期以太网采用的的同轴电缆(现在主要用于有线电视)、光纤, 现在的wifi无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等. 集线器(Hub)工作在物理层。数据链路层: 负责设备之间的数据帧的传送和识别。例如网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验等工作。 有以太网、令牌环网无线LAN等标准。交换机(Switch)工作在数据链路层。网络层: 负责地址管理和路由选择。例如在IP协议中通过IP地址来标识一台主机并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路(路由)。路由器(Router)工作在网路层。传输层: 负责两台主机之间的数据传输。如传输控制协议 (TCP)能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机。应用层: 负责应用程序间沟通如简单电子邮件传输SMTP、文件传输协议FTP、网络远程访问协议Telnet等。我们的网络编程主要就是针对应用层 数据链路层解决数据报局域网转发问题该层一般集成在网卡驱动程序中实现。 网络层解决主机定位问题。 传输层解决可靠性问题。 应用层解决如何使用数据的问题。 网络层和传输层集成在OS内部实现。 即操作系统源码中包含有实现网络层IP协议和传输层TCP协议的代码。 这两个层次合起来也称为TCP/IP协议栈。 所有的操作系统只要入网就必须遵守TCP/IP协议栈保证不同主机之间的数据通信。 虽然操作系统千千万但是操作系统中TCP/IP协议栈的内容一定是一样的这也就是为什么不同设备间可以进行通信的缘由。 所以你知道了网络也是OS源码的一部分所以应用层想要使用网络就必须存在有系统调用接口而将这些系统调用进行封装就形成了网络库。 三、网络传输基本流程 3.1局域网通信 场景A设备给C设备发送数据。 实际上B设备也受到了A设备的数据但是B设备查看时发现不是发给自己的消息就忽略了而C设备收到分析后发现是发送给自己的数据。 即局域网中所有主机都受到了消息经过对比Mac地址后确定通信双方。 区分不同设备的依据是Mac地址不同设备有不同的Mac地址。 MAC地址Media Access Control Address也称为物理地址或硬件地址是一个用来确认网络设备位置的地址。在OSI模型中MAC地址位于数据链路层它使得数据可以从源网络介质发送至目标网络介质从而进行可靠的数据传输。 MAC地址具有以下特点 唯一性MAC地址是全球唯一的每个网络设备如网卡、路由器、交换机等都有一个唯一的MAC地址。固定性MAC地址是写在网卡上的一般来说是固化在网卡上的EEPROM电可擦写可编程只读存储器中可通过网卡驱动程序进行配置。层次化MAC地址由六组两个十六进制数共六个字节组成用冒号:或者连字符-分隔。前三个字节称为组织唯一标识符OUI用来标识厂商或组织后三个字节由厂商自行分配标识网络设备。 在发送数据和接收数据的过程中可能会发生数据碰撞一个局域网就是一个碰撞域这是因为局域网可以被视为一种临界资源在任何一个时刻仅允许一个设备向局域网中发送数据。 如果数据链路层是以太网的标准那么以太网通信标准中碰撞检测与避免当设备A发送数据发生数据碰撞后设备A就停止发送让出局域网这个临界资源供其他设备使用其他设备皆是如此所以以太网的处理方式可以认为是一种乐观的处理机制因为同一时间有两个设备同时发送数据的概率并不高。如果数据链路层是令牌环网的标准那么局域网中会存在一个令牌谁持有令牌谁可以发送数据有点类似持有锁。 所以思考下局域网中主机越多越好还是越少越好 当然是越少越好越少就意味着更小的数据碰撞可能性当主机数目变多后会存在有交换机这样的设备来解决处理。 如果要黑掉一个局域网就不断地向该局域网中发送垃圾数据。 3.2网络传输流程 不跨子网的网络传输 当设备A向设备B发送数据时报文并不是直接发送过去的而是需要自顶向下进行封装即添加每一层的协议报头然后到达链路层后将封装后的数据报文发送给以太网。 报文协议报头(快递单)有效载荷(快递)。 报文不断被自顶向下进行交付的过程需要添加每一层的协议报头叫做封装。 而当报文经过以太网传输到设备B时需要解析报文解析报文需要两个步骤 将报头和有效载荷分离判断将有效载荷交付给上层的哪一个协议每层可能存在有不同的协议比如传输层可能存在有TCP协议和UDP协议。 这两个步骤被称为解包与分用。 协议报头中包含了类似报头有多长载荷有多长上层协议是什么等信息。 通过上述数据传输流程逻辑上同层协议都可以认为自己在和对方直接通信。 不同协议层对数据包有不同的称谓 应用层request/response传输层数据段网络层数据报链路层数据帧。 跨子网的网络传输 当网络传输跨子网时我们需要路由器来进行转发。 路由器一般至少要横跨两个子网这句话表明路由器要有两张网卡有两个mac地址。 报文一般会存在有两套地址 src源IP地址、dst目的IP地址上一站从哪来源mac地址、下一站到哪去目标mac地址。 很明显第一套地址基本是不变的因为数据传输一定有明确的通信双方这个不变的地址也是路径规划的依据。 存在一些特殊情况比如在数据传输过程中使用NET技术其源IP地址会发生变化但至少目的IP地址是不会变化的。 而第二套地址即mac地址在跨子网的情况下是会变化的当数据跨网络到达另一个局域网时其源mac地址和目的mac地址就需要发生变化因此当数据达到路由器时路由器会将该数据当中链路层的报头去掉**解包然后再重新封装一个报头重新封装**此时该数据的源mac地址和目的mac地址就发生了变化。 而这个过程最重要的是通过IP协议我们能够在不同子网间进行通信无需关注底层的MAC地址变化。IP地址是网络通信的关键它确保了数据能够准确地从源地址传输到目的地址。 3.3网络中的地址管理 IP地址 IP协议有两个版本IPv4和IPv6。IP地址是在IP协议中用来标识网络中不同主机的地址对于IPv4来说IP地址是一个4字节32位的整数我们通常也使用点分十进制的字符串表示IP地址例如192.168.0.1。用点分割的每一个数字表示一个字节范围是0 - 255 MAC地址 MAC地址用来识别数据链路层中相连的节点长度为48位及6个字节。一般用16进制数字加上冒号的形式来表示(例如: 08:00:27:03:fb:19)在网卡出厂时就确定了不能修改。mac地址通常是唯一的(虚拟机中的mac地址不是真实的mac地址可能会冲突也有些网卡支持用户配置mac地址)。 在linux操作系统中我们可以采用ifconfig -a指令来查看mac地址 ether的意思以太证明我的云服务器数据链路层采用的是以太网标准。 幸福从来不曾远离我们只是有时候它会用试探的方式看我们还在不在意。 —朱德庸