计算机网络-网络原理初识
一、局域网和广域网
1、局域网LAN(Local Area Network)
局域网内的主机能方便的通信，又称内网，局域网和局域网之间未连接的情况下无法通信
常见组建局域网的方式是通过路由器或交换机
交换机：上面的口都是等价的，连上的电脑就构成了局域网
路由器：上面的口分为两种 ，WAN 口和 LAN 口
要构成局域网的电脑都连到LAN口上，WAN口连运营商给的网线
路由器下面的LAN口还可以继续连接交换机
可以认为交换机能够对路由器现有端口进行扩展，且交换机还再接交换机，基于上述网络结构，就可以构成一个非常庞大的网络结构
交换机和路由器区别：交换机工作在数据链路层，路由器工作在网络层
2、广域网(Wide Area Network)
通过路由器，将多个局域网连接起来，在物理层面上组成很大范围的网络
二、网络通信基础
1、IP地址
描述一个设备在网络上的位置
2、端口号
描述了一个主机上的哪个应用程序
有了IP就可以确定主机，但一个主机上会有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，都要有一个端口号，同一个主机上，程序之间使用的端口号还不能冲突。
进行一次网络通信过程中涉及的IP和端口各有两个
目的IP，目的端口，源IP，源端口
三、认识协议
1、概念
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
最终体现为在网络上传输的数据包的格式。
发送方和接收方要提前商量好数据的格式,确定两者间能正确的通信
2、协议分层
网络通信协议拆分的多了之后也是分了很多层
把功能定位相似的协议放到同一层
上层协议会调用下层协议的功能
下层协议给上层协议提供服务
好处：1、上层协议直接使用下层协议即可，不用了解下层协议的细节
2、某一层协议进行替换后，对其他层没有影响
3、OSI 七层协议
应用层，表示层，会活层，传输层，网络层，数据链路层，物理层
4、TCP/IP 五层协议
应用层：应用程序
传输层：负责关注网络数据包的起点和终点
网络层：负责关注起点终点之间要走明条路
数据链路层：负责相邻节点之间的传输
物理层：通信过程中的基础设施
五层中下四层都是操作系统内核，硬件，驱动程序中已经实现好了
作为程序员在网络编程中影响到的仅有应用层
主机的操作系统内核实现了从传输到物理层的下四层内容
路由器实现网络层到物理层(下三层)
交换机实现数据链路层到物理层(下二层)
集线器只实现物理层
四、封装和分用
网络传输数据的过程中最核心的流程
1、封装
1、应用层
例如QQ
QQ从输入框中获取到用于输入的内容，就把该字符串构造成一个应用层的数据
QQ这样的程序内部没置了一个应用层协议，应用层数据包就是按照该应用层协议来构造
然后应用层，就会调用操作系统提供的api，把该数据包交给传输层
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
涉及的协议为TCP和 UDP
构造数据包中添加报头的过程叫封装
UDP报头虽然不能保护数据，但是可以起到“贴标签”的作用，承载一些关键的用来转发数据的信息
UDP报头承载最重要的信息就是源端口和目的端口
把拼好的数据包，把该数据包交给下一层(网络层)继续封装(下层协议提供了一组 api 上层调用这个api，并且把刚才构造好的数据通过参数传过去，下层协议就可以处理该数据了)
3、网络层(核心协议：IP协议)
IP协议把传输层的数据包作为一个整体，再拼上IP协议的报头构成个IP数据包
IP报头包含一些辅助转发的关建信息(源IP和目的IP)
构成完整的IP数据包后，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
4、数据链路层(核心协议：以太网)
以太网是我们日常最常见的有线网络
以太网数据帧，也是以IP数据包为一个整体，在这个基础上添加帧头和帧尾
再往下去物理层
5、物理层(硬件设备)
把上述这样的以太网数据帧(二进制结构)转化光信号/电信号/电磁波进行发送
2、分用(处理接收到的数据)
1、物理层
接收到光信号/电信号/电磁波会把这些物理信号转为数字信号，得到以太网数据帧，进一步把该数据帧交给数据链路层处理
2、数据链路层(以太网)
按照以太网数据帧的格式来解析，取点其中的载荷，再交给上层协议
3、网络层(IP协议)
按照IP协议的格式来解析，取点其中的载荷，再交给上层协议
4、传输层(UDP/TCP)
按照UDP/TCP协议的格式来解析，取点其中的载荷，再交给上层协议
5.应用层(应用程序)
按应用程序内的应用层协议来解析数据
分用的过程就是封装的逆向过程
五、交换机和路由器
真实情况下两主机不会通过网线相连，而是通过一系列交换机和路由进行数据转发
经典交换机就只用封装分用到数据链路层
经典路由器就只封装分用网络层
1、交换机
交换机会把物理层的光电信号转为以太网数据帧交给数据链路层，交换机的数据链路层对上述数据进行解析
解析过程，一方面要取出载荷部分另一方面解析到帧头的关键信息，根据信息决定把数据往哪发送，据此构建出新的以太网数据帧
再把这个数据通过物理层发送出去
2、路由器
路由器先是从物理层拿到光电信号转为二进制数据交给数据链路层
数据链路层对上述数据进行解析拿到载荷交给网络层
路由器要通过IP报头的目的IP，知道接下来如何转发
取出的数据通过IP协议重新封装
交给数据链路层继续加上帧头帧尾
交给物理层转化为光电信号