计算机网络压缩版

计算机网络到现在零零散散也算过了三遍，一些协议大概了解，但总是模模糊糊的印象，现在把自己的整体认识总结一下，（本来想去起名叫《看这一篇就够了》，但是发现网上好的文章太多了，还是看这篇吧），作为非通信或对网络有特殊要求的专业，理解到这应该也基本足够了。

整体结构

目前主流的分类模型是五层体系结构，分别为
1，应用层，负责主机内报文对应应用的分发，如邮件SMTP，文件共享服务FTP和浏览器的超文本传输协议HTTP；
2，网络层，负责网络内路由器到主机应用的报文寻址，通过端口实现，可靠交付TCP和无连接的UDP；
3，传输层，负责网络内报文在路由间的寻址跳转，实现协议有IP、RIP、OSPF等；
4，数据链路层，正式传输前的最后一次封装，用于对接网卡等设备，与IP地址的映射转换通过ARP实现；
5，物理层，光纤或网线中实实在在的光电信号传输。

整个网络运行图如下：

但从这个角度看会有割裂，报文传到互联网后数据链路层又对其进行封装，难道报文在网络上的传输是通过MAC地址实现的吗？
是，也不是，再结合设备层面的层级图就更加清晰了：

A到B的报文其实要经过多个路由器转发，而这些设备间的直接寻址是通过数据链路层实现，即网卡对网卡的通信，中间需要很多路由设备帮我们不断进行寻址和转发，最终才能实现通信，只是这一步对用户大多是透明的。

详细说明

从上一张整体结构图从上往下解释：

ARP-地址解析协议：实现IP地址和MAC地址的转换，通过在网络中广播报文，发送ARP请求，相当于大喊一声，我要找的IP在哪里，对应IP位置的主机就把自己的MAC地址发给他，以后发报就用该地址即可，详细介绍可见文章，以及MAC地址相关文章。

IP协议：我们常说的192.168.1.1就是一个IP地址，该地址帮我们标记网络中的主机，从而解决网络寻址的问题。具体分为网络号和主机号，IP地址后跟着\24就是划分网络的掩码长度，代表前24位为网络号，这24位指的是二进制下的IP地址，255.255.255.255共32位，更详细的说法可见该文章。

NAT地址转换：IP地址二进制共32位，一共只有2的32次方个地址，大概43亿，平均一个人还分不上一个，现在全世界的手机、电脑、平板、甚至智能家电等远远不止43亿个，为什么还能继续通信呢？这就是用到了地址转换。
RFC1918将10.0.0.0-10.255.255.255；172.16.0.0-172.31.255.255；192.168.0.0-192.168.255.255这三个范围的地址设置位私有地址，仅能在内部使用不对外分配，逻辑上构成一个局域网，我们在cmd中使用ipcofig查到的IP也就是这些范围内的私有地址，局域网内的用户可以直接通信，NAT通过端口号映射私有地址实现公私网地址的转换，但该过程只能由私有地址发起，目标为公网地址，所以局域网外的私有地址用户无法通信，需要借助公网IP跳转。详细内容可见该文章。

TCP/UDP：该方式通过IP、端口号确定主机上的特定应用进行通信，其中0-1023端口为知名服务端口，如FTP、HTTP等不可随便更改，1024-65535可由用户指定，详细内容可见该文章。
TCP传输控制协议是有连接的，发送后需要主机确认，否则需要重传，确保数据报一定到达且有序，但因为上述原因效率较低；
UDP用户数据报协议是无连接的，用最少的协议机制向目的端口发送信息，发送后什么也不管，可能丢包，一般用于视频和游戏等要求延迟的应用。

HTTP：应用级别的协议就只介绍这一个，超文本传输协议，属于TCP/IP协议族。它的主要作用是允许客户端（如浏览器）通过网络向服务器请求资源，服务器再将资源返回给客户端。浏览器通过URL发起访问请求，比如我们网址中的域名本质就是IP地址（该过程需要了解DNS域名解析服务，这里不作赘述。），后面跟的参数是访问资源在目标主机中的位置和参数等信息，服务器收到请求后进行响应，把对应资源发送给客户端，此外还有安全的超文本传输协议https，详细介绍可见该文章。

总结

本文章大致介绍了计算机网络的整体结构，以及部分实现方法的原理，前期学习作为简单了解暂时够了，以后有需求可以再顺着方向继续研究。

笔者认为计算机网络作为计算机四大原理之一基本算是最简单的了，这门学科让我不得不转换思路看待世界上的一些超前建设，因为计算机网络建立之初就已经算是做了充分准备，但网络世界发展到如今规模还是没预料到的，前瞻性的确很重要，但人又很难跳出时代的局限性，底子没打好想在基础上重构或者整个推翻重来都是很难的，IP v6推到现在也没完全普及，而IP v4早就说要用完了也没见谁现在连不上网，能上路就是好的，别管什么优雅了。

最后贴一个华为总结的各层报文大全，以后抓包可以对比着看，华为IP报文格式大全。