计算机基础之网络

一、Internet是什么

  首先，当我们有一台计算机之后，我们就可以用计算机做一些事情，但是我们只能做一些单机的任务无法和其他的计算机进行互动，于是我们需要用一种物理介质把每个人的计算机连接起来以便多台计算机之间可以相互通信。

  计算机之间通信和我们打电话是类似的，我们跟国内的人打电话说汉语，跟韩国人打电话说韩语，但是世界上语言很多，一个人无法学会所有语言，于是为了便于不同国家的人之间进行交流出现了一个统一的语言标准就是英语，在世界任何地方你跟别人用英语都是可以交流的，Internet就像这个英语一样是由一系列为了便于世界范围内所有计算机之间互相通信的一系列统一标准，这种标准就叫协议，所有这些协议的总称就叫互联网协议。

  互联网协议的作用是定义计算机如何接入互联网，以及接入互联网的计算机之间如何通信的标准。

 

二、OSI七层协议与TCP/IP五层协议

  OSI七层协议将计算机通信的过程分为了七层，从上至下依次为应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层，越往下月靠近硬件。TCP/IP五层协议则把计算机通信的过程分为了五层，从上之下依次为应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

 

三、TCP/IP五层协议讲解

1、物理层

  物理层主要是基于电气特性发送高低电平，高电平为1，低电平为2.

2、数据链路层

 物理层发送的一串电信号如果不对它做一些规定则没有任何意义，所以在数据链路层有一个以太网协议，它对这一串电信号做出了定义，其中定义一组电信号为一个数据帧，一个数据帧有head和data两部分构成，head部分主要包含源mac地址，目标mac地址，数据部分描述信息，长度为18字节；data部分则是数据帧的实际数据，长度在46-1500字节之间。。

  mac地址就是网卡编号，它是厂家出厂时烧制的一个12位16进制唯一编号，它可以定位互联网中的具体的一台计算机，其中前6位时厂家编号，后6位是流水线编号。

  广播是同一局域网间通信的方式，一台计算机向整个局域网的计算机发送数据包，只有目标mac地址为本机的计算机会对数据包做出响应，其他计算机都会丢弃该数据包。这种通信方式主要是为了获取计算机mac地址的。

3、网络层

  使用广播和mac地址只能在同一个局域网间通信，如果想跨网通信使用mac地址就不行了，于是在网络层有了一个新的定位计算机的地址叫做IP地址，它由IP协议产生，每个IP地址都是32位2进制组成，现在常用的是IPｖ4地址，它的范围是0.0.0.0-255.255.255.255，IP地址由网络部分和主机部分构成。如果只有IP地址的话是无法确定这个IP所处的网段的，需要有一个叫子网掩码的东西才能确定一个IP所处的网段，子网掩码和IP地址一样也是32位2进制组成，IP地址的网络部分对应的子网掩码部分都是1，其余部分都是0，将IP地址和子网掩码进行按位与运算就能得出IP地址的网络部分。

  网络层的数据包叫做IP数据包，IP数据包也分为head部分和data部分。head部分为源IP地址和目标IP地址以及数据部分的描述信息，head部分的长度在20-60字节之间；data部分是实际的数据，最长为65515字节。

  ARP协议用于获取计算机的mac地址，当一台计算机想获取其他计算机的mac地址时会广播一个arp数据包，其中包括源mac地址，目标mac地址（一串F表示的特殊mac地址），源IP和目标IP，当其他计算机接收到该数据包时只有目标IP地址的计算机会响应该数据包，将它的mac地址发送给对方。

4、传输层

  当我们有了mac地址，IP地址后我们就能在互联网内唯一确定一台计算机，但是我们实际上并不是和计算机通信而是和计算机上的软件通信，那如何确定我们的消息应该发送给哪个软件呢，这时我们需要一个可以唯一确定一台计算机上的软件的东西，这就是端口了，计算机上的软件在运行起来之后都会对应一个唯一的端口号。计算机上的端口号范围是0-65535，其中0-1024为系统占用端口

5、应用层

  我们日常使用的各种应用程序工作在应用层，应用层有诸如http协议，ftp协议，smtp协议等各种用于规定应用程序数据格式的协议

 

四、网络通信流程

1、在浏览器输入想要访问的网址如www.baidu.com

2、本机根据设置的DNS地址去找这个DNS服务器把网址中的域名解析成IP地址返回回来

3、浏览器的访问请求经过传输层、网络层、数据链路层的层层封装后由物理层以电信号形式发送给网关

4、数据包经过N多次网关转发后，将数据包发送给目标服务器

5、服务器接收到数据包后将数据包层层解析获得请求的数据，并将数据在以上述方式转发给客户端

6、客户端接收到返回的数据包后在层层解析获得返回的数据，由浏览器将数据显示出来