学习笔记11
TCP/IP 网络协议整理
TCP/IP 概述
TCP/IP 是互联网上常用的网络协议。TCP/IP 包括两个子协议，即 TCP 和 IP。TCP/IP 协议用于规定互联网上计算机之间的通信方式。它分为两个版本，即 IPv4 和 IPv6。IPv4 使用 32 位地址，IPv6 使用 128 位地址。TCP/IP 的设计分为四个层次，分别是应用层、传输层、网络层和链路层。
IP 地址和 IP 地址
IP 地址
IP 地址是 TCP/IP 协议中用来标识计算机的地址。每个 IP 地址由 32 位二进制数表示，通常使用点分十进制表示法。IP 地址分为网络 ID 和主机 ID 两部分。IP 地址被分为 A、B、C 类等，每个类别的网络 ID 位数是固定的，而主机 ID 的位数不同。实际使用中，可以使用 DNS（域名系统）将 IP 地址转换为易于记忆的域名。
IP 数据包
IP 数据包是在 IP 网络中进行路由传递的数据单元。每个 IP 数据包的最大大小为 64KB。IP 数据包中包含源 IP 地址、目标 IP 地址，以及其他与数据传输相关的信息，如 TTL（生存时间）。TTL 表示数据包允许的最大跳数，每经过一个路由器，TTL 的值就会减 1。
UDP 和 TCP
UDP（用户数据报协议）是一种无连接的传输协议，用于传输简单的数据。在 IP 上进行传输时，UDP 不保证数据的可靠传输。与 TCP 不同，UDP 不进行握手和拥塞控制，因此传输速度更快，但可靠性较低，适用于对数据传输时延要求较低的应用。
TCP（传输控制协议）是一种面向连接的传输协议，用于在 IP 网络上可靠地传输数据。TCP 提供了数据的可靠传输、拥塞控制和流量控制等功能。
网络接口和网络编程
网络接口由 IP 地址和端口号组成，用来标识通信实体。在 IP 网络中，通信实体的标识由 IP 地址和端口号组成。不同的应用程序使用不同的端口号。
网络编程涉及计算机网络中的通信和数据传输。通常使用使用 C 语言编写的 API，例如 htons()、htonl()、ntohs() 和 ntohl() 等。
数据在 TCP/IP 网络中的传输路径通常为：应用程序通过 TCP/UDP API 与操作系统内核进行交互，然后操作系统内核使用网络协议栈中的 IP 地址和端口号进行数据筛选和转发。
网络架构
网络架构之骨干
网络架构就是指互连网的骨干引导网络架构。TCP/IP 的使用是基于骨干引导网络的。TCP/IP 骨干引导网络是由于维护 TCP/IP 协议燃为了简单方便选择的一个数字126 相似于私有IP地址。在现阶段中，已经没有利用126 网络进行物理威胁。只是因为地址规划中需要完全不需要的让标号进去，以便分配给内网络，提高使用篇接为用户表地址空间的需求。
IP 地址分配
内网
内网指的是使用 TCP/IP 协议的局域网，它的 IP 地址是内部暂时使用的。通常由 DHCP 分配 IP 地址。其中对于 IP 地址，局域网中的地址通常为私有 IP 地址，例如 192.168.0.0/16，172.16.0.0/12 和 10.0.0.0/8 等。
公网 IP 地址
公网 IP 地址用于标识互联网上的计算机。公网 IP 地址分为 A、B、C 类等。每个公网 IP 地址的网络 ID 在全球范围内唯一。公网 IP 地址可以被用于访问互联网上的其他计算机。
IP 地址转换
IP 地址转换是将内网 IP 地址转换为公网 IP 地址的过程。通常可以通过 NAT（网络地址转换）来实现 IP 地址转换。NAT 进行 IP 地址转换时，使用一个或多个公网 IP 地址和一组私有 IP 地址进行映射。
IP 数据封装
IP 数据封装是将传输层的数据封装为 IP 数据报。每个 IP 数据报的大小限制为 64KB。在 IP 封装过程中，源 IP 地址和目标 IP 地址需要被指定。
IP 数据报的传输
IP 数据报传输是通过 IP 网络进行路由传递的。当一个 IP 数据报被传输时，它会根据目标 IP 地址进行路由选择。路由选择决定了数据报将经过的路径。
网络层控制
网络层控制包括 IP 数据报的发送和接收。发送方通过 IP 地址和端口号来指定目标主机。接收方可以根据源 IP 地址和端口号来验证数据的接收。
数据链路层
数据链路层是网络协议栈中的最底层，负责将 IP 数据报封装为数据帧，并在物理介质上进行传输。数据链路层的作用是将数据从一个节点传输到另一个节点。
网络协议编号
在使用 TCP/IP 协议进行通信时，每个应用程序都被分配一个唯一的标识符。这个标识符包括 IP 地址和端口号。
应用程序 = (IP地址，端口号)
不同的应用程序使用不同的端口号。常用的 TCP/IP 协议的默认端口号如下：
- HTTP：80
- HTTPS：443
- FTP（文件传输协议）：21
- SSH（安全外壳协议）：22
- SMTP（简单邮件传输协议）：25
- POP3（邮局协议版本3）：110
- IMAP（互联网消息访问协议）：143
网络传输
数据在 TCP/IP 网络中的传输路径通常为：应用程序通过 TCP/UDP API 与操作系统内核进行交互，然后操作系统内核使用网络协议栈中的 IP 地址和端口号进行数据筛选和转发。
概述图
网络编程
网络编程涉及计算机网络中的通信和数据传输。通常使用使用 C 语言编写的 API，例如 htons()、htonl()、ntohs() 和 ntohl() 等。
数据在 TCP/IP 网络中的传输路径通常为：应用程序通过 TCP/UDP API 与操作系统内核进行交互，然后操作系统内核使用网络协议栈中的 IP 地址和端口号进行数据筛选和转发。
TCP/IP 网络中的数据封装
网络数据封装是将不同层次的数据封装成数据包，在网络中进行传输。例如，TCP 数据包封装在 IP 数据包中，IP 数据包封装在数据链路层的数据帧中。每个层次的数据封装都添加了特定的头部信息，用于识别和管理数据。
TCP/IP 网络的数据传输
TCP/IP 网络中的数据传输是通过路由器（Router）进行的。路由器根据网络层的目标 IP 地址来转发数据，选择最佳路径进行数据传输。
网络分层
在网络中，协议通过分层的方式进行组织和实现。常见的网络分层包括以下几个层次：
网络接口层
网络接口层是网络协议栈中最底层的层级。它负责将数据帧封装为比特流，并在物理介质上进行传输。
网络层
网络层是网络协议栈中的中间层，负责 IP 数据包的传输和路由选择。该层使用 IP 地址来唯一标识网络中的计算机，并选择最佳路径进行数据传输。
传输层
传输层是网络协议栈中的高级层次，负责数据的可靠传输和错误检测。常见的传输层协议有 TCP 和 UDP。
应用层
应用层是网络协议栈中的最高层，负责应用程序之间的通信和数据交换。常见的应用层协议有 HTTP、FTP、SMTP 和 DNS 等。
计算机网络体系结构
在计算机网络中，有两种常见的体系结构：客户端-服务器架构和对等网络架构。
客户端-服务器架构
客户端-服务器架构是一种常见的网络体系结构，其中客户端向服务器发出请求，并从服务器接收响应。这种架构适用于需要集中管理和控制的应用程序，例如 web 浏览器访问网页。
对等网络架构
对等网络架构是一种分布式网络架构，其中所有计算机对等地进行通信，没有特定的客户端或服务器。每个计算机都可以充当客户端和服务器。对等网络适用于需要点对点通信和分散的应用程序，例如文件共享和实时聊天。
