本文旨在幫助初學者建立起計算機網絡的基礎認知，從網絡的發展背景到網絡協議的分層模型，再到IP與MAC地址的基本概念，全面覆蓋第一階段學習重點。
📌 本節重點
- 了解計算機網絡的發展背景，掌握局域網（LAN）與廣域網（WAN）的基本概念；
- 初識網絡協議及其重要意義，理解 TCP/IP 五層模型；
- 理解網絡傳輸的基本流程，掌握封裝與分用的機制；
- 認識 IP 地址與 MAC 地址的作用與區別。
🌐 一、計算機網絡發展背景
1.1 從獨立到互聯
- 獨立模式：早期的計算機相互獨立，無法通信；
- 網絡互聯：多臺計算機通過網絡連接，實現數據共享與協作。
1.2 局域網（LAN）與廣域網（WAN）
- 局域網（LAN）：通常用于學校、公司內部，通過交換機或路由器實現互聯；
- 廣域網（WAN）：連接地理上相隔甚遠的主機，如互聯網本身；
- 實際上，“局域”和“廣域”的劃分是相對的。例如，中國的“局域網”可以看作某種程度上的“廣域網”。
📡 二、網絡協議初識
2.1 什么是“協議”？
“協議”就是通信時大家要遵守的規則和格式，就像人類語言中的語法。
?? 舉例：
計算機通過光信號和電信號傳遞 0 和 1，為了表達復雜數據，就必須約定好通信雙方的數據格式，這種“約定”就是協議。
2.2 為什么需要統一協議？
- 各廠商設備、操作系統各異；
- 為了實現不同設備之間的兼容通信，需要統一標準，這就是網絡協議的重要性。
🧱 三、網絡協議分層模型
3.1 為什么要“分層”？
通過“分層”的方式，復雜問題被拆分成多個層級，每層負責不同功能，具有模塊化、可替換、可維護性強等優點。
3.2 OSI七層模型（理論模型）
| 層級 | 名稱 | 功能概述 |
|---|---|---|
| 7 | 應用層 | 為應用軟件提供網絡服務 |
| 6 | 表示層 | 數據格式轉換、加密、解密 |
| 5 | 會話層 | 管理會話連接 |
| 4 | 傳輸層 | 確保可靠的數據傳輸（如TCP） |
| 3 | 網絡層 | IP地址、路由選擇 |
| 2 | 數據鏈路層 | 數據幀傳輸、MAC地址識別 |
| 1 | 物理層 | 信號傳輸，如電纜、網卡 |
?? OSI模型理論完整，但在實踐中使用較少。我們更常用 TCP/IP 模型。
3.3 TCP/IP 五層模型（實用模型）
| 層級 | 名稱 | 功能簡述 | 示例設備 |
|---|---|---|---|
| 5 | 應用層 | 提供服務如 HTTP/FTP/SMTP | 瀏覽器、客戶端 |
| 4 | 傳輸層 | TCP/UDP 協議，負責端到端通信 | |
| 3 | 網絡層 | IP協議，提供尋址與路由 | 路由器 |
| 2 | 數據鏈路層 | MAC地址識別、差錯檢測 | 交換機 |
| 1 | 物理層 | 物理媒介傳輸，如網線、電磁波 | 集線器(Hub) |
很多文獻中將物理層不單獨劃分，稱為 TCP/IP 四層模型。
🚀 四、網絡傳輸基本流程
4.1 數據傳輸路徑
- 同一網段：兩臺主機通過交換機互聯；
- 跨網段：數據經過路由器轉發到其他網段的主機。
4.2 封裝與分用
網絡通信中，每層協議為上層數據添加自己的首部信息（Header），這一過程稱為封裝。目標主機收到數據后，各層依次去除首部并交給上層處理，這叫分用。
🔍 數據命名對照：
| 協議層 | 數據單位名稱 |
|---|---|
| 應用層 | 數據（Data） |
| 傳輸層 | 段（Segment） |
| 網絡層 | 數據報（Datagram） |
| 數據鏈路層 | 幀（Frame） |
| 物理層 | 比特流（Bits） |
📬 五、網絡地址管理
5.1 IP地址（邏輯地址）
- IPv4地址是 32 位的數字，通常用“點分十進制”表示，例如：
192.168.1.1； - 每臺主機在網絡中都擁有唯一的IP地址；
- IPv6（128位）是未來趨勢，但目前課程主要講IPv4。
5.2 MAC地址（物理地址）
- 由網卡廠商分配，全球唯一；
- 通常格式如：
08:00:27:03:fb:19； - MAC地址工作于數據鏈路層，識別網絡節點；
- 一些虛擬機或設備支持用戶修改MAC地址（可能引發沖突）。
📖 參考鏈接
- TCP/IP四層模型與OSI七層模型
📌 總結
本文通過對網絡基本概念、協議分層模型、數據傳輸流程和地址體系的介紹，幫助你構建計算機網絡的初步認知結構。建議在今后的學習中深入理解每一層協議的作用，并動手搭建簡單網絡或編寫應用層程序來鞏固知識。
)
