【Hello Network】网络基础1
大家好！今天我们来聊聊网络基础，相信很多新手对这个概念还有些模糊。想象一下，如果你要参加一场派对，但不知道该怎么和其他人交流，那这场派对就会变得挺无聊。其实，网络协议就像是派对上的通讯守则，帮助不同“嘉宾”（设备）顺畅交流。
首先，为什么需要这些“守则”？早期计算机像孤岛，数据传输效率低下，后来才连成了局域网，再由路由器连接成广域网。就像派对从小范围扩大，我们需要共同的交流规则。
接着，协议是如何分层工作的呢？想象送快递：寄信人（应用层）写信，邮差（传输层）收集邮件，运输公司（网络层）负责配送，最后快递员（数据链路层）送到家门。每层都有专属任务，确保快递准确送达。
最后，协议就像一份约定，比如TCP/IP。正如派对守则让大家顺利互动，协议让不同设备跨越千山万水，携手共舞网络世界。理解它们，不仅是技术需求，更是对网络世界的尊重！
所以，下次当你收到一封邮件或观看视频时，不妨想想这些默默工作的“守则”，让我们的数字生活如此便捷！
作者：@小萌新
专栏：@网络
作者简介：大二学生 希望能和大家一起进步
本篇博客简介：简单介绍网络的基础概念
网络基础1
- 网络基础
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- 网络的起源
- 网络在哪里
- 认识协议
- 网络协议
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- 协议分层
- OSI七层模型
- TCP/IP协议
- 网络传输流程
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- 局域网的两台主机通信
- 两台机器跨网络通信
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- ip地址
- mac地址
网络基础
网络的起源
在计算机发展的早期是没有网络的 计算机是作为一个单独的计算工具来使用
可是慢慢人们发现 如果只是单纯的这样使用计算机 那么数据在各个计算机之间的流转就会十分的效率低下
这时候就有人想办法 将这些计算机连接起来 当某些业务需要互联的时候人们就将这些数据上传到一个共享服务器 来实现数据的共享
再后来随着网络的发展 连接进入网络的机器越来越多 于是就出现了局域网的概念
在局域网中有一种设备叫做交换机 交换机主要完成局域网内数据的转发工作 也就是在局域网内将数据从一台主机转发给另一台主机
各个局域网之间通过路由器连接起来，路由器主要完成数据的路由转发工作
随着接入的局域网不断的增多便形成了广域网
但是实际上广域网是一个相对的概念 我们可以将广域网理解为一个较大的局域网
关于城域网和校园网的概念 我们也可以将他们理解为一个较大的局域网
网络在哪里
我们在前面讲解操作系统的时候我们一般将操作系统分为下面这几层
我们在之前讲过一切皆文件的概念 事实上这个概念也可以让我们来理解网络为什么可以分层
拿STL的例子来说 我们编写了一个程序 调用了STL库
我们在写自己的代码的时候并不需要去关心STL库是如何实现的 这也就说明了软件是可以分层的
同样的 网络也是软件 所以说软件也是可以分层的
其中
- 应用层是位于用户层的。 这部分代码是由网络协议的开发人员来编写的，比如HTTP协议、HTTPS协议以及SSH协议等。
- 传输层和网络层是位于操作系统层的。 其中传输层最经典的协议叫做TCP协议，网络层最经典的协议叫做IP协议，这就是我们平常所说的TCP/IP协议。
- 数据链路层是位于驱动层的。 其负责真正的数据传输。
所以说我们现在可以回答网络在哪里
这里的网络指的是网络协议栈 它是一个软件 贯穿体系结构的tcp/ip 属于操作系统的一部分
认识协议
协议的本质就是约定
在大概十几年前的时候电话费是非常贵的 此时一个学生去上大学 他因为负担不起高昂的电话费便和家里做出了如下的约定
该学生每晚九点会往家里打一个电话
- 如果电话响一声挂断 说明该学生目前很平安 家长无需担心
- 如果电话响两声挂断 说明该学生缺钱了 需要家长打一点钱过来
- 如果电话响三声挂断 说明该学生有话想跟家长说 需要家长立刻回电
上面我举的这个例子就是一个协议
另外我们应该都知道 计算机之间的传输媒介是光信号和电信号 通过“频率”和“强弱”来表示0和1这样的信息 因此要想传递各种不同的信息 就需要约定好双方的数据格式 这就是一种纯硬件的一种约定方案
协议本身是需要标准的
比如说你现在在家里 跟你的家人说你饿了想要吃饭 那么这个时候你的家人就会按照以往约定俗成的协议来给你做饭 但是如果你说 im hungry 你表达的意思也是自己肚子饿了 但是你的家人却不能理解这是什么意思 导致你还是饿肚子 这就是没有标准协议所造成的坏影响
协议应该由谁来制定
在当前这个互联网时代 计算机生产商有很多 计算机操作系统也有很多 计算机网络硬件设备更是多种多样 那我们是如何让这些不同厂商之间生产的计算机能够相互顺畅的通信的呢 这时候就需要有人站出来 约定一个共同的标准 并且让大家都来遵守这个标准 这就是网络协议
而那个站出来的人一定是该领域当中的佼佼者 因为网络协议的定制本质就是规则的定制 你要站出来制定规则那么一定要同行业的其他人都认可你 比如5G标准的定义 华为就是那个站出来的人 华为在通信领域已经具备很强的通信能力了 在这个行业里它就是所谓的佼佼者
正所谓“一流的企业做标准 二流的企业做产品 三流的企业做技术” 但是标准的定制有一部分是公益性、开源性的 它制定标准的目的是为了让我们的世界变得更好 而标准的定制还有一部分是具有一定盈利性质的 当你需要使用这项技术时就会收取部分专利费 此时就能将曾经做的技术投入进行变现
网络协议
协议分层
为什么协议要分层
我们之所以要设计层状结构目的就是为了将层与层之间进行解耦
拿打电话来说 其实打电话也是一种层状结构
它包括语言层和通信设备层
在语言层上我们通过汉语来沟通 在通信设备层上我们通过座机这个设备来沟通
随着科技的发展 我们可能都不会使用座机了 而是使用手机 这就是我们的通信设备层改变了
又或者说我们移民到其他国家开始说英语 这个时候就是语言层改变了
总之 分层之后替换某一层的协议之后打电话这个行为并不会受到影响
各层直接通信
在上面的例子中 虽然打电话时我们并不是直接进行沟通的 但是我们可以认为自己是在直接进行沟通
并且这两台电话也不是直接在进行沟通的 数据经过电话后 还需要各种基站 各种电信网络来进行数据转发 但是这两台电话依旧可以认为是直接在和对方电话进行通信的
因此对于网络协议我们需要有一个基本的认识：关于通信 同层协议可以认为自己在和对方层直接进行通信 从而达到简化对于网络协议栈的理解
也就是说 在网络协议栈中我们可以认为通信双方的应用层之间直接在进行通信 也可以认为通信双方的传输层之间直接在进行通信 对于网络层和数据链路层也同样如此
OSI七层模型
我们最开始制定的协议叫做OSI协议 这个协议一共分为七层
- OSI（Open System Interconnection，开放系统互联）七层网络模型称为开方式系统互联参考模型，是一个逻辑上的定义和规范。
- OSI把网络从逻辑上分为了七层，每一层都有相关的、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，其最主要的功能就是帮助不同类型的主机实现数据传输，比如手机和电视之间数据的传输。
- OSI七层模型最大的优点是将服务、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，OSI七层模型既复杂又不实用，所以后来在具体实现的时候就对其进行了调整，于是就有了我们现在看到的TCP/IP四层协议。
其模型如下
| 分层名称 | 功能 | 每层功能概览 |
|---|---|---|
| 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 |
