1.网络的发展史

1.1网络的由来

很多先进的东西都是先是军用，后来发现这东西太方便了，才普遍下来。

网络是什么来的呢？在没有互联网之前，军队都是通过电报、电话来通信的，这东西有一个缺点就是在使用时容易被拦截。于是，美国人就研究，能不能搞一种通讯，可以防止拦截，此时，互联网这个东西就诞生了。

1.2网络互联

网络互连：将多台计算机连接在一起，完成数据共享。

数据共享本质是网络数据传输，即计算机之间通过网络来传输数据，也称为网络通信。

根据网络互连的规模不同，可以划分为局域网和广域网。

1.2.1 独立模式(单机模式)

单机模式的含义就是，当我们有两台电脑时，A电脑处理的事情的结果，无法影响到B电脑的数据。就相当于我们打游戏无法进行人人交互（pvp）。

1.2.2局域网(LAN)

局域网，英文名称是Local Area Network，简称LAN。

Local 即标识了局域网是本地，局部组建的一种私有网络。

局域网内的主机之间能方便的进行网络通信，又称为内网；局域网和局域网之间在没有连接的情况下，是无法通信的。

通过网线将若干台电脑链接在一起，这就构成了一个简单的局域网：

它们不仅仅可以使用网线进行连接，还可以使用集线器、交换机、路由器进行连接，只要是小规模的电脑连接就是局域网（小规模没有具体定义，需要参考具体对象）。

1.2.3广域网(WAN)

广域网，英文名称是Wide Area Network，简称WAN。

通过路由器，将多个局域网连接起来，在物理上组成很大范围的网络，就形成了广域网。广域网内部的局域网都属于其子网。

 

在这个图中，我们可以将各个地区当成局域网，整个图当成一个广域网。如果属于全球化的公共型广域网，则称为互联网（又称公网，外网），属于广域网的一个子集。有时在不严格的环境下说的广域网，其实是指互联网。

2.网络通信基础

2.1IP地址

🐣概念

IP地址主要用于标识网络主机、其他网络设备（如路由器）的网络地址。简单说，IP地址用于定位主机的网络地址。就像我们发送快递一样，需要知道对方的收货地址，快递员才能将包裹送到目的地。

🐣格式

IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节），如：

01100100.00000100.00000101.00000110。通常用“点分十进制”的方式来表示，即 a.b.c.d 的形式（a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数）。如：100.4.5.6。

🐣特殊IP

127.*的IP地址用于本机环回(loop back)测试，通常是127.0.0.1本机环回大部分时候用于本机到本机的网络通信（系统内部为了性能，不会走网络的方式传输），对于开发网络通信的程序（即网络编程）而言，常见的开发方式都是本机到本机的网络通信。

2.2端口号

🐣概念

在网络通信中，IP地址用于标识主机网络地址，端口号可以标识主机中发送数据、接收数据的进程。

简单说：我们可以通过IP地址来定位到这台设备，但是一台设备上有很多进程，我们如果想要知道那个进程发出的请求，我们就要依赖一个东西（端口号）。端口号就是用于定位主机中的进程。就像发送快递时，不光需要指定收货地址（IP地址），还需要指定收货人（端口号）。

🐣格式

端口号是0~65535范围的数字，在网络通信中，进程可以通过绑定一个端口号，来发送及接收网络数据。

3.计算机网络协议

3.1网络协议定义

我们想要让两个网络进行通信，我们就需要达成一些共识，通过这些共识进行通讯。例如，有两个人，一个中国人，一个美国人，他们俩个人说话（都说国语），他们相互说话就很难进行有效沟通，如果他们两个使用同一个语言说话，那他们聊天就会畅通无阻。

3.2网络协议分层

🐣为什么要分层 ？

网络通信其实是一个比较复杂的过程，需求场景越复杂，那么网络协议就越复杂，它越复杂对于我们的学习成本和维护成本就会增大。因此，我们就将就将复杂的难以通过大脑计算的大协议，一点一点的拆分成我们大脑可以解决的小协议，让每个小协议负责大协议中的一些事物，最终将这些小协议联系到一起完成当前的任务。

🐣网络协议分层的好处

1.最大的好处莫过于可以减小我们大脑的负载。

2.对于使用方来说，并不关心提供方是如何实现的，只需要使用接口即可，减低了学习成本。

3.对于提供方来说，利用封装的特性，隐藏了实现的细节，只需要开放接口即可，降低每层的耦合度，在后续需要迭代时，对于使用方也无需付出学习成本。

就像我们在打电话时，我们就是使用方，我们无需关注使用方式打电话(座机、无线电话)，也不关心电话是如何进行传输我们的聊天的。

3.3OSI七层模型

OSI：英文名称是Open System Interconnection，即开放系统互连，它分为七层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

OSI 七层模型既复杂又不实用：所以 OSI 七层模型没有落地、实现。

实际组建网络时，只是以 OSI 七层模型设计中的部分分层，也即是以下 TCP/IP 五层（或四层）模型来实现。

3.4TCP/IP模型（重点）

TCP/IP模型，它从应用层到物理层一个有五层，分别是应用层、传输层、互联网层（网络层）、网卡层（数据链路层）、物理层（硬件），有时候我们也叫它四层协议，因为物理层是硬件，对于我们程序员来说，我们不太关心这个。

🐣各个协议层任务：

应用层： 只关注程序的作用是什么，如何使用的，网络编程主要就是针对应用层。

传输层：负责两台主机之间的数据传输。只关心两个主机的地址，不考虑如何到达这个地方。例如：就像我在淘宝上买东西，我只关心发货地址和收货地址。

网络层：负责地址管理和路由选择。负责两个地址如何走才是最佳路线。例如：我买的东西收获地址是北京，发货地址是上海，我是通过上海->深圳->北京，还是上海->河北->北京。

数据链路层：负责设备之间的数据帧的传送和识别。例如，快递选择了上海->河北->北京这条路，做出决定：是使用火车还是货车。

物理层：针对硬件设备间的协议，约定了网络通信中的基础的硬件设备的规格，保证主机和网络设备之间得到匹配。

在这些几个协议层当中，我们最关心的就是应用层，其他的层都是操作系统内核封装好的，只要应用层我们需要自己手动实现。

🐣各个协议层工作流程

我们就以qq发送信息为例, 假设A用户向B用户发送了一个“两年半”，时间在2023-04-04 19：00，

我们以发送方的角度看（粗略步骤，精专不考虑）：

✨1.应用层

qq应用程序拿到了上方的数据，进行封装，封装成应用层数据报，他的本质就是数据拼接，在qq的具体情况中，比这要复杂的多。

在应用层，封装好这个数据报，qq就会通过调用传输层提供中的API将这个数据报传输给传输层。

✨2.传输层

传输层基于应用层发送过来的数据，调用传输层中的API，传输层的API最常用的是TCP和UDP，他会将应用层传输过来的数据包当作荷载进行封装，UDP报头中包含一个特定的字符串（源端口和目的端口）。这里我们用UDP来举例。

UDP会针对应用层发来的数据报再次封装。

之后传输层将在传输层封装好的数据报发向网络层。

✨3.网络层

这里最典型协议是ip协议，会将传输层数据报继续封装，封装成IP数据报，在原来的数据报上添加一个IP报头，将传输层传输过来的数据报当成荷载。

在IP报头当中，它包含一组数据源ip和目的ip。

✨4.数据链路层

数据链路层最典型的协议叫做“以太网”，他会在IP数据报的包头和包尾加上帧头和帧尾。

帧头中主要包括 源MAC地址和目的MAC地址，

MAC是指物理地址，描述一个主机在网络上的位置，他的功能和IP很相似，但是这两个地址分别作用于不同的用途。IP用于网络层的路径规划，MAC用来进行描述数据链路层，两个即将进行传输的相邻节点。

之后，数据链路层会将封装好的数据报方式给物理层。

✨5.物理层

物理层会将上述的“以太网数据帧”的二进制数据转换成高低电平信号/光信号，通过网线或者无线电波的方式传出出去。