网络基础入门（网络基础概念详解）

  本篇文章主要是对网络初学的概念进行解释，可以让你对网络有一个大概整体的认知。

一、简单认识网络

1、1 什么是网络

1、2 网络分类 

二、网络模型

2、1OSI七层模型

2、1、1 简单认识协议

2、1、2 OSI七层模型解释 

2、2 TCP/IP五层(或四层)模型

三、网络传输基本流程

3、1 报头

3、1、1 什么是报头

3、1、2 报头用来干什么的

3、2 网络传输流程

四、IP地址

五、端口号

六、MAC帧地址

七、套接字

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🙋‍♂️ 作者：@Ggggggtm 🙋‍♂️

👀 专栏：计算机网络 👀

💥 标题：网络基础入门💥

 ❣️ 寄语：与其忙着诉苦，不如低头赶路，奋路前行，终将遇到一番好风景 

  在没有网络的情况下，数据也可以传输。可以通过使用数据线将两台设备（如计算机、手机或存储设备）直接连接在一起，可以实现数据传输。或者通过使用磁带或光盘等媒介来进行数据传输。不过这样传输的成本比较高。

  有了网络的你：

  客户在应用层发送数据，为了数据的安全、完整和网络之间的路径选择等问题，必须从上往下经过应用层、传输层、网络层、链路层，再通过局域网发送给对方。在经过每层时，都会添加对应报头。

  数据包封装和分用：

• 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).
• 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)，也就是报头。称为封装(Encapsulation).
• 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.

• 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

  其中添加报头的原因如下：

1. 数据识别和标识：在数据传输中，报头 (Header) 包含关于数据的元信息，比如数据类型、数据长度、传输协议等。通过添加报头，可以对数据进行识别和标识，确保接收方能够正确地解析和处理数据。

2. 协议规范：不同的数据传输协议通常会规定报头的格式和内容，以便确保传输的正确性和可靠性。报头中可能包含有关源地址、目标地址、校验位等必要信息，这些信息使得数据能够按照协议规范进行有效的传输。

3. 数据完整性校验：在数据传输过程中，为了确保数据的完整性，通常会使用校验和或哈希值等方式对数据进行校验。报头中可以包含校验和或哈希值等信息，接收方在接收到数据后可以根据报头中的校验信息验证数据的完整性，以避免数据损坏或篡改的情况。

4. 数据流控制和错误处理：报头中可能还会包含有关数据流控制和错误处理的信息，比如序列号、确认号等。这些信息可以用于在数据传输过程中进行流量控制、处理丢包和重传等情况，从而提高数据传输的可靠性和效率。

  跨网段的主机的文件传输. 数据从一台计算机到另一台计算机传输过程中要经过一个或多个路由器。具体如下图：

四、IP地址

  IP地址是Internet Protocol Address的缩写，它是用于在互联网上唯一标识和定位设备的一组数字。IP地址由32位二进制数或4个八位二进制数组成的十进制数表示。

  它分为两部分：网络地址和主机地址，网络地址用于标识所连接的网络，而主机地址则用于标识具体的设备。

  IP地址用于在网络上进行数据包的传输和路由选择。 

  当你连接到互联网上时，你的设备会被分配一个IP地址，以便在网络中唯一标识和定位你的设备。 IP协议有两个版本，IPv4和IPv6。以下是两个示例IP地址的解释：

1. IPv4地址：192.168.0.1 这是一个常见的IPv4地址格式，由四个八位二进制数组成，通过点分十进制表示。在这个示例中，192.168.0.1是一个IP地址，其中192.168.0表示网络地址部分，而1则表示主机地址部分。这个IP地址可能用于一个局域网中的路由器或计算机。

2. IPv6地址：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 IPv6地址是下一代IP地址标准，采用128位二进制数表示，并使用冒号分隔。在这个示例中，2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334是一个IPv6地址，它包含了网络地址和主机地址信息。IPv6地址的主要目的是扩展互联网的地址空间，以支持未来更多的设备连接。

  这些是示例IP地址，实际上，每个设备在网络中都有一个唯一的IP地址，以便进行通信和数据传输。

五、端口号

  端口号是用于标识在一台设备上运行的不同网络应用程序或服务的数字标识符。它是一个16位的数字，可以是0到65535之间的任意值。当一个应用程序或服务需要通过网络进行通信时，它会打开一个特定的端口，并侦听该端口上的连接。这个侦听过程称为绑定（binding）。当其他设备或应用程序尝试连接到此端口时，操作系统会将连接转发给已经绑定到该端口的应用程序进程。

  因此，可以说端口号和进程之间存在一对一的映射关系。一个特定的端口号通常与一个特定的进程或应用程序相关联。而且，一个端口号只能与绑定一个进程。当网络通信发生时，数据包会通过端口号被正确地路由至相应的进程，以确保通信的正确进行。

  同一台设备上的不同进程可以绑定不同的端口号。这样就使得多个应用程序能够同时进行网络通信，而无需担心冲突。每个进程可以通过独立的端口号进行区分和识别，从而实现并发的网络通信。

  下面是两个示例来详细解释端口号：

1. HTTP通信使用的端口号是80。 当您在浏览器中输入网址并访问一个网站时，浏览器会与服务器进行HTTP通信。在这个过程中，浏览器将通过端口号80发送请求，以与服务器上运行的Web服务器进行通信。Web服务器接收到请求后，会将相应的网页内容返回给浏览器，并通过端口号80将响应发送回浏览器。因此，端口号80在这种情况下用于标识HTTP通信。

2. FTP通信使用的端口号是21。 当您使用FTP客户端与远程服务器进行文件传输时，通常使用的端口号为21。FTP客户端通过端口号21与FTP服务器建立连接，并发送指令来上传、下载或删除文件。端口号21被FTP协议保留，用于标识FTP通信。

每个端口号都有特定的作用和用途，例如常见的端口号有：

• 20和21：FTP
• 22：SSH
• 25：SMTP（用于发送电子邮件）
• 53：DNS（域名系统）
• 80：HTTP
• 443：HTTPS

六、MAC帧地址

  MAC帧地址是Media Access Control Address的缩写，也称为物理地址或硬件地址。它是一个用于在局域网中唯一标识网络适配器（如网卡）的48位二进制数。每个网络适配器都有一个唯一的MAC地址，它由厂商在生产时烧录到适配器中。MAC帧地址用于在局域网中寻找目标设备，它是数据链路层的一部分，用于将数据包从源设备传输到目标设备。在以太网中，MAC地址是数据包在局域网中传输所必需的信息。 

举例说明MAC帧地址的结构和作用，假设有两台计算机A和B进行通信:

1. 计算机A的网卡上配置了MAC地址为 00:11:22:33:44:55，计算机B的网卡上配置了MAC地址为 AA:BB:CC:DD:EE:FF。

2. 当计算机A希望将数据包发送到计算一个以太网帧，并包含以下字段：

   • 目标MAC地址：设置为计算机B的MAC地址（AA:BB:CC:DD:EE:FF）。
   • 源MAC地址：设置为计算机A的MAC地址（00:11:22:33:44:55）。
   • 其他帧头字段（例如帧类型等）和数据。

3. 计算机A将该帧发送到网络，经过交换机等设备转发，最终到达计算机B的网卡。

4. 计算机B接收到该帧后，会检查目标MAC地址与自己的MAC地址是否匹配。如果匹配，则认为该帧是发给自己的，继续解析帧中的其他字段和数据。

通过这个过程，MAC帧地址起到了两个重要的作用：

• 唯一标识设备：每个网络设备（如网卡）都有一个唯一的MAC地址，用于在局域网中识别和寻址设备。这是因为以太网是一个共享介质的网络，通过MAC地址可以准确地将数据包传送到目标设备。

• 确保交付：通过将目标MAC地址设置为接收方的MAC地址，数据包可以被有针对性地转发到正确的设备，确保数据包的正确交付。

七、套接字

  套接字(Socket)是计算机网络编程中用于实现网络通信的一个抽象概念。它提供了一种编程接口，允许不同计算机之间通过网络进行数据传输和通信。

具体来说，套接字可以看作是通信的两个端点，一个是服务器端的套接字，另一个是客户端的套接字。通过套接字，服务器端和客户端可以相互发送和接收数据。

在网络通信中，套接字使用网络协议（如TCP/IP、UDP等）来完成数据的传输和通信。根据所使用的网络协议的不同，套接字可以分为两种类型：

1. 流套接字（Stream Socket，也称为面向连接的套接字）：基于TCP协议，提供可靠的、面向连接的通信。使用流套接字时，数据可以按照发送的顺序和完整性进行传输，确保数据的准确性。流套接字的通信方式类似于电话通信，需要在通信前先建立连接。

2. 数据报套接字（Datagram Socket，也称为无连接的套接字）：基于UDP协议，提供不可靠的、无连接的通信。使用数据报套接字时，数据以数据包的形式进行传输，不保证数据的顺序和完整性。数据报套接字适用于一次性发送不需要可靠传输的数据。

  后续也会对套接字的使用和细节进行详细解释。