Linux --網絡基礎概念

一.網絡發展

? 獨立模式:在早期計算機之間是相互獨立的,機器之間的數據只能通過軟硬盤來傳輸,這就代表無法同時完成任務,需要前面的計算機完成各自的任務經過硬盤傳遞數據再完成自己的任務,效率十分低下。
網絡互聯:多臺計算機連接在一起可以完成數據共享

? 局域網:計算機的數量更多了,此時需要通過交換機和路由器連接在一起

廣域網:現在萬物互聯的情況就是廣域網,能夠將世界各地的計算機都連在一起

二.初識協議

? 協議:就是一種約定,計算機之間的傳輸媒介是光信號和電信號. 通過 "頻率" 和 "強弱" 來表? 0 和 1 這樣的信息. 要想傳遞各種不同的信息, 就需要約定好雙?的數據格式.協議本質也是軟件,在設計上為了更好的進?模塊化,解耦合,也是被設計成為層狀結構的。

? OSI(Open System Interconnection,開放系統互連)七層?絡模型稱為開放式系統互聯參考
模型,是?個邏輯上的定義和規范; OSI把?絡從邏輯上分為了7層. 每?層都有相關、相對應的物理設備,?如路由器,交換機; OSI 七層模型是?種框架性的設計?法,其最主要的功能使就是幫助不同類型的主機實現數據傳輸;它的最?優點是將服務、接?和協議這三個概念明確地區分開來,概念清楚,理論也?較完整.通過七個層次化的結構模型使不同的系統不同的?絡之間實現可靠的通訊;但是, 它既復雜?不實?; 所以我們按照TCP/IP四層模型來講解.

三.TCP/IP五層(或四層)模型

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,傳輸控制協議/網際協議)是指能夠在多個不同網絡間實現信息傳輸的協議簇。TCP/IP協議不僅僅指的是TCP 和IP兩個協議,而是指一個由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等協議構成的協議簇, 只是因為在TCP/IP協議中TCP協議和IP協議最具代表性,所以被稱為TCP/IP協議。
應?層: 負責應?程序間溝通,如簡單電?郵件傳輸(SMTP)、?件傳輸協議(FTP)、?絡遠程訪問協議(Telnet)等. 我們的?絡編程主要就是針對應?層.
傳輸層: 負責兩臺主機之間的數據傳輸. 如傳輸控制協議 (TCP), 能夠確保數據可靠的從源主機發送到?標主機.
?絡層: 負責地址管理和路由選擇. 例如在IP協議中, 通過IP地址來標識?臺主機, 并通過路由表的?式規劃出兩臺主機之間的數據傳輸的線路(路由). 路由器(Router)?作在?路層.
數據鏈路層: 負責設備之間的數據幀的傳送和識別. 例如?卡設備的驅動、幀同步(就是說從?線上檢測到什么信號算作新幀的開始)、沖突檢測(如果檢測到沖突就?動重發)、數據差錯校驗等?作. 有以太?、令牌環?, ?線LAN等標準. 交換機(Switch)?作在數據鏈路層.
物理層: 負責光/電信號的傳遞?式. ?如現在以太?通?的?線(雙絞線)、早期以太?采?的的同軸電纜(現在主要?于有線電視)、光纖, 現在的wifi?線?使?電磁波等都屬于物理層的概念。物理層的能?決定了最?傳輸速率、傳輸距離、抗?擾性等. 集線器(Hub)?作在物理層.

四.再識協議

? ?絡通信最?的特點就是主機之間變遠了,此時就會產生許多問題,例如:發數據給另外一個主機首先需要發送給路由器,如何發生數據到路由器?網絡中千千萬的主機如何找到另一個主機?數據發送丟失了怎么辦?接收方主機應該如何處理數據?這些問題都是導致協議產生的根本原因。
? 所以協議的本質其實是一種能分層的解決方案,因為多個問題是分層的。
? 協議不只是在網絡中的,它也和計算機系統息息相關。
? 關于協議的樸素理解:所謂協議,就是通信雙?都認識的結構化的數據類型因為協議棧是分層的,所以,每層都有雙?都有協議,同層之間,互相可以認識對?的協議。

五.網絡傳輸基本流程

? 局域網通信原理(以太網為例):每個電腦的網卡都有自己的Mac地址,這個地址在該局域網中是唯一的(在?卡出?時就確定了, 不能修改. mac地址通常是唯?的,虛擬機中的mac地址不是真實的mac地址, 可能會沖突; 也有些?卡?持??配置mac地址).發送端主機會向對應接受端主機發送信息,接受方會對比自己的Mac地址與數據中包含的是否一致,一致則會接受,不一致就丟失。

? 以太?中,任何時刻,只允許?臺機器向?絡中發送數據,如果有多臺同時發送,會發?數據?擾,我們稱之為數據碰撞,所有發送數據的主機要進?碰撞檢測和碰撞避免,沒有交換機的情況下,?個以太?就是?個碰撞域
? 初步明?了局域?通信原理,再來看同?個?段內的兩臺主機進?發送消息的過程
數據從用戶下發以后,經過每一層時都會增加一個報頭,這個報頭可以相當于每一層的協議,需要進行封裝和解包

報頭:就是對應協議層的結構體字段,除了報頭,剩下的叫做有效載荷,所以報? = 報頭 + 有效載荷。

? 不同的協議層對數據包有不同的稱謂,在傳輸層叫做段(segment),在?絡層叫做數據報
(datagram),在鏈路層叫做幀(frame). 應?層數據通過協議棧發到?絡上時,每層協議都要加上?個數據?部(header),稱為封裝。?部信息中包含了?些類似于?部有多?, 載荷(payload)有多?, 上層協議是什么等信息. 數據封裝成幀后發到傳輸介質上,到達?的主機后每層協議再剝掉相應的?部, 根據?部中的 "上層協議字段" 將數據交給對應的上層協議處理.
? 在?絡傳輸的過程中,數據不是直接發送給對?主機的,?是先要?定向下將數據交付給下層協議, 最后由底層發送,然后由對?主機的底層來進?接受,在?底向上進?向上交付,下?是?張?意圖。

六.跨網絡傳輸

ip地址:IP 協議有兩個版本, IPv4 IPv6 . 我們整個的課程, 凡是提到IP協議, 沒有特殊說明的, 默認都是指 IPv4。

IP 地址是在 IP 協議中, ?來標識?絡中不同主機的地址;
對于 IPv4 來說, IP 地址是?個 4 字節, 32 位的整數;
我們通常也使? "點分?進制" 的字符串表? IP 地址, 例如 192.168.0.1 ; ?點分割的每?個
數字表??個字節, 范圍是 0 - 255
跨?段的主機的數據傳輸. 數據從?臺計算機到另?臺計算機傳輸過程中要經過?個或多個路由器,所以路由器中會集成多種IP協議和網絡驅動程序。

? 目的IP的意義:主機發送數據到達網絡層時發現目標IP不是同一局域網的,所以會把數據發送到路由器,由路由器轉發到目標IP的主機。然后結合封裝與解包,體現路由器解包和重新封裝的特點,完整跨網發送數據的流程圖:

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