网络通信基础
网络互连的目的是进行网络通信,也即是网络数据传输,更具体一点,是网络主机中的不同进程间,基于网络传输数据。
就比如我们平常互相发微信就是在进行网络通信,我们将消息从自己的手机上发送到朋友的手机上轻轻松松,但手机与手机间是怎样进行的我们或许不太了解,下面就一起了解了解。
什么是IP地址
IP地址其实就是一个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)。
通常用点分十进制的方式来表示形如 a.b.c.d 如196.168.0.112这样的
IP地址的作用: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。
通过IP地址网警能找到大家,所以在互联网上一定要规范自己的言行。
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
自己进行客户端服务端网络编程只有一个主机时可用到
什么是端口号
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。
端口号用于标识主机中发送数据、接收数据的进程。
IP相当于快递的用户地址,端口号就相当于用户名。
注意
一个进程可以绑定多个端口,但一个端口只能被一个进程绑定。
认识什么是协议
协议,网络协议的简称,网络协议是网络上所有设备(网络服务器、计算机及交换机、路由器、防火墙等)之间通信规则的集合,它规定了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义。
网络协议通过由三部分组成
1.语法:数据与控制信息结构或格式。
2.语义:解释控制信息每个部分的意义。它规定了需要发出何种控制信 息,以及完成的动作与做出什么样的响应。
3.时序:事件发生顺序的详细说明。
协议的使生产效率大大提高,就像安卓手机充电线,虽然有那么多的品牌但是充电线是通用的。
知名协议端口
系统端口号范围为 0 ~ 65535,其中:0 ~ 1023 为知名端口号,这些端口预留给服务端程序绑定广泛使用的应用层协议
例如
FTP——文件传输协议——21号端口
Telnet——远程登陆协议——23号端口
SMTP——简单邮件传送协议——25号端口
POP3——接收邮件——110号端口
协议分层
协议分层一般分为:OSI七层模型,TCP/IP五层模型。
OSI七层模型
OSI即开放系统互连
1.物理层
以“0”,“1”代表电压的高低,界定连接器和网线的规格。
2.数据链路层
互连设备之间传输和识别数据帧。
3.网络层
路径规划与地址管理
4.传输层
管理起点与终点的数据传输
5.会话层
负责通信的建立与中断
6.表示层
数据格式的转换
7.应用层
特定应用的协议
总结
既复杂又不实用:所以 OSI 七层模型没有落地、实现。
TCP/IP五层模型
TCP/IP是一组协议的代名词,它还包括许多协议,组成了TCP/IP协议簇。
TCP/IP通讯协议采用了5层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。
- 应用层:负责应用程序间沟通,如简单电子邮件传输(SMTP)、文件传输协议(FTP)、网络远程访问协议(Telnet)等。我们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。如传输控制协议 (TCP),能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机。
- 网络层:负责地址管理和路由选择。例如在IP协议中,通过IP地址来标识一台主机,并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路(路由)。路由器(Router)工作在网路层。
- 数据链路层:负责设备之间的数据帧的传送和识别。例如网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验等工作。有以太网、令牌环网,无线LAN等标准。交换机(Switch)工作在数据链路层。
- 物理层:负责光/电信号的传递方式。比如现在以太网通用的网线(双绞 线)、早期以太网采用的的同轴电缆(现在主要用于有线电视)、光纤,现在的wifi无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等。集线器(Hub)工作在物理层。
为什么要分层?
分层好处是降低耦合,上层不关心底层实现,只关心底层提供服务(接口),属于面向接口设计,这样层与层之间通信就可以标准化。
封装与分用
1.不同的协议层对数据包有不同的称谓,在传输层叫做段(segment),在网络层叫做数据报(datagram),在链路层叫做帧(frame)。
2.应用层数据通过协议栈发到网络上时,每层协议都要加上一个数据首部(header),称为封装(Encapsulation)。
3.首部信息中包含了一些类似于首部有多长,载荷(payload)有多长,上层协议是什么等信息。
4.数据封装成帧后发到传输介质上,到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部,根据首部中的 “上层协议字段” 将数据交给对应的上层协议处理。
总结封装就是一层一层进行包装加工,分用就是一层一层进行拆包解析。