本片文章主要讲述网络的基本概念。
将多个节点通过特定的介质联系起来的一种关系。
以计算设备作为节点，通信线路作为介质的网络。
网络的概念
- 什么是网络：将多个节点通过特定的介质联系起来的一种关系
例如：铁路网、交通网、人际关系网
- 计算机网络：以计算设备作为节点，通信线路作为介质的网络
- 英特网：把许多网络连到一起的网络
- 网络起源于美苏冷战，最初是美国国防部高级研究计划局的一个项目，后来转为民用
网络功能
- 数据与信息的传输
- 实现资源共享
- 打破时空限制，优化资源配置
网络分类
网络性能衡量指标
- 带宽：通信信道支持的最高数据频率(Mb/s, kb/s, Gb/s)
- 传输速率：每秒传输多少个bit数据
- 吞吐量：单位时间内通过某个网络的数据量
- 时延：
- 传输时延：发送数据时候，到完成发送
- 传播时延：电磁波、电信号传输需花费的时间
- 处理时延：网络数据交换节点存储、转发所必需的处理时间
- 排队时延：网络节点队列分组、排队所经历的时间
常用概念
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| 客户端：请求服务的一方
服务器：提供服务的一方
通信：数据传输过程
协议：数据组织、编码、传输、校验、解码的规则
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网络通信要解决的几个问题
| 客户端 |
服务器 |
| 如何找到对方查阅地址(DNS) |
如何让对方联系自己公布自己的网络地址 |
| 如何联系对方主动敲门(发起网络连接) |
如何让对方联系自己开门迎客(监听、接收连接) |
| 如何正确传输数据通信协议 |
如何正确传输数据通信协议 |
| 如何让对方理解自己的意思应用协议 |
如何让对方理解自己的意思应用协议 |
| 如何结束对话关闭连接 |
如何结束对话释放资源 |
协议
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| 生活中的协议：汽车转向灯、交通信号灯
协议是一组规则，数据组织、发送、传输、解析的规则
协议由第三方机构事先指定，或通信双方约定
协议需要通信各方共同遵守，否则就无法完成正常通信
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网络模型
OSI/ISO七层模型 –> 网络通信标准化流程
ISO(国际标准化组织)
OSI(开放系统互联模型)
OSI七层模型如下
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| 应用层 : 提供用户服务,具体功能有程序体现
表示层 : 数据的压缩优化和加密
会话层 : 建立应用连接,选择合适的传输服务
传输层 : 提供传输服务,进行流量控制
网络层 : 路由选择,网络互连
链路层 : 进行数据交换,控制具体消息收发,链路连接
物理层 : 提供物理硬件传输,网卡,接口设置,传输介质
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OSI七层模型优势:
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| 建立了统一的网络工作流程
每个层次功能清晰,各司其职
降低了耦合度,方便了开发流程
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分层原则:
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| 高内聚: 模块功能尽可能单一,不要相互掺杂
低耦合: 模块之间的关联影响尽可能少
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四层模型 (TCP/IP模型)
将应用层,表示层,会话层统一为应用层,便于开发实践
五层模型
数据的传输流程
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| 发送端由应用层逐层根据协议添加首部信息,最终在物理层实现发送
发送的消息经过中间多个节点转发到达目标主机
目标主机根据协议逐层解析首部,最终到达应用层获取数据
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消息发送的流程
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| 封装：每个层次接收上层传递的数据，加入本层的控制信息，传递给下一层
解封：每个层次接收下层传来的数据，读取并去掉控制信息，将数据送给上一层处理
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数据包如何寻找路径
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| 网络节点分配一个IP地址（全世界独一无二的）
数据包中，包含了数据的源地址、目标地址
根据路由表中记录的路径信息，将数据投递给下一站，循环直至数据送达对方
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网络地址表示方式
网络主机: 在网络中标识一台主机的标志
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| 本地使用 : 'localhost'
'127.0.0.1'
网络使用 : '192.168.56.131'
'0.0.0.0'
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ifconfig : 查看本地网络信息 (Unix, Linux)
ipconfig : 查看本地网络信息 (Windows)
IP地址 : 在网络上查找一台主机的网络位置
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| IPv4 : 点分十进制 192.168.1.2 每部分取值:0--255
IPv6 : 扩充地址的范围
ping [ip] : 网络连接测试
特殊IP
127.0.0.1 本机测试IP
0.0.0.0 本机自动获取能够使用的网卡IP
192.168.1.0 表达一个网段
192.168.1.1 表示网关地址
192.168.1.255 广播地址
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域名 : 网络服务器的别名
端口号 port
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| 端口号是网络地址的一部分,用于区分主机上不同的网络应用
在一个系统中应用监听的端口不重复
取值范围:
1 -- 65535
1 -- 255 一些众所周知的公共程序端口
256 -- 1023 系统应用端口
1024 -- 65535 自用端口
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网络字节序 : 网络上数据传输的排列方式
传输层
面向连接的传输服务
基于TCP协议的数据传输
传输特征 :
提供可靠的数据传输,可靠性指的是传输。过程中无丢失,无失序,无差错,无重复
实现手段
在通信前需要建立通信连接，通信结束需要断开连接。
连接过程 (三次握手)
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| 1. 客户端向服务端发起连接请求
2. 服务端收到客户端请求报文(消息序列号),回复报文 消息表示可以连接
3. 客户端收到服务端回复,再从发送报文最终建立连接
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连接断开 (四次挥手)
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| 1. 主动方发送报文提出断开连接
2. 被动方接收到断开请求,立即返回消息表示开始准备 断开
3. 被动方处理消息完毕,完成断开准备,再次发送报文 表示可以断开
4. 主动方收到断开指令,发送报文最终确认断开
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适用情况
对数据传输有准确性的要求,传输文件较大;
需要确保传输可靠性。比如 : 网页获取,文件下载,邮件收发
面向无连接的传输服务
基于UDP协议的传输
传输特征
不保证传输的可靠性,数据传输不需要提前 建立连接
适用情况
网络情况较差,对传输可靠性要求不高。比如:网络视频,群聊,广播