TCP/Ip入门（一） 网络基础

TCP/IP入门（一） 网络基础

在《代码大全》中，最让我印象深刻到是作者把软件工程类比为建筑工程开始介绍，让我对软件工程有了整体的认识。因此，在这个系列中，我也准备学习大牛，通俗易懂的把我所知道的介绍出来。不足之处，请朋友指出。。

互联网整体介绍

以道路网举例。

类似于连接各个省份的高速公路，互联网由连接各个局部网的“核心网络”组成，“核心网络”通常配备高速路由器来快速传输数据。高速公路终有出入口连接国道和省道，在各个“核心网络”的出入口，也配有交换机或者路由器，让数据流入网络服务供应商（ISP）的控制中心，然后再类似地逐层传递把流量传输到市，县，镇，直到你的设备上。
PS1：上述只是针对个人情况，如果公司等集体规模较大的情况，甚至可以直接连接到“核心网络”

网络组成要素及作用

网卡——使计算机联网。全称网络接口卡（NIC），又被称为网络适配器，LAN卡。
中继器——恢复被衰减的网络信号。工作在OSI模型第一层。一般只在同一通信介质下工作，若要使它完成不同介质的通信工作，则只是单纯的负责信号在0和1比特流的替换，不能检查是否数据有误。不论哪种情况，它都不能工作在传输速度不同的介质之间。
网桥——连接多个网络，主要作用于OSI模型第二层——数据链层。能识别数据链路层中的数据帧（可以检查FCS以校验数据），并暂时存储它们，再重新生成信号作为全新的帧转发到另一个网络段。不限制连接网络段的个数。还能通过地址（MAC）自学机制和过滤功能控制网络流量。网桥举例：交换集线器
路由器——连接多个网络，主要作用于网络层。和网桥相似，但是是根据IP地址进行处理的。还可以分担网络负荷，甚至具有一定的安全功能。
负载均衡器——处理传输层以上各层数据传输。作用：控制带宽，设置防火墙，特殊应用访问加速等
网关——转换协议和数据。例如提供转换互联网邮件和手机邮件的服务以及设置代理服务器。
PS：还有各种协议（主要是TCP/IP协议簇），由于作用太宽泛，故不在此列出

协议分层与OSI参考模型

刚才提到了“数据链层”等术语，那么它们是什么呢？

为了让复杂的协议更加简单，因此产生了OSI参考模型，每一层都类似于一个模块，可以被独立使用，加强了网络的扩展性和灵活性。

数据从桌面被传送到网络，依次经过以下几层：

- 应用层

- 表示层

- 会话层

- 传输层

- 网络层

- 数据链路层

- 物理层

怎么理解模型通信

整体印象

以打电话为例

应用层——声带。打电话时，声源是声带，所有被传输的数据都是从声带发出来的。
作用：针对特定应用的协议，如电子邮件协议SMTP，文件传输协议FTP

表示层——空气。不论我们说的哪国语言，声带发出声音以后，在空气中都是以电磁波的形式传播。
作用：设备固有数据格式和网络标准数据格式的转换，接收不同形式的信息，如文字，图像等

会话层——打电话相关控制键。我们可以使用这些键来控制我们打电话的开始时间，持续时间和结束时间。
作用：负责建立和断开通信连接并管理传输层以下的分层

传输层——“你刚才说什么？”。通过这一问句的我们可以确定对方收到信号。
作用：管理两个节点之间的数据传输。负责可靠传输

网络层——具体通讯设备。到底是用手机还是座机打电话？
作用：地址管理与路由选择

数据链路层和物理层——电话线。这个不解释
数据链路层作用：传送和识别数据帧

物理层作用以“0”和“1”代表电压高低、灯光闪灭，界定连接器和网线的规格

首部

发送信息时，经过的每一层都会给内容附上该层的“首部”信息，以便在接收端对应层解析该“首部”信息，获取对内容的处理方法。好比两个只会闽南话的人，一个在中国，一个在美国，他们无法直接沟通，于是通过多个翻译来依次传递信息。将闽南话翻译为普通话的翻译在完成工作后，在翻译稿上写着“这段普通话由闽南话翻译而成”，而将普通话翻译为英文的翻译在工作完成后也会写下类似的说明，这样翻译稿传递到美国之后，再由对应的人根据说明依次翻译，这样就能顺利传达信息了。
协议和OSI参考模型的关系：OSI参考模型定义了每一层的大概作用，而定义具体作用的就是各个“协议”，协议的内容叫做“规范”，我们就是在遵循各个规范的前提下才能通信

协议

协议简介

TCP/IP：通信协议的总称，亦可以说TCP/IP是互联网协议，互联网协议就是TCP/IP。

Telnet：远程登录协议。用于远程登录主机

FTP：文件传输协议。

SMTP：简单邮件传输协议。

SNMP：简单网络管理协议。

ARP：地址解析协议。以太网和令牌环网使用的特殊协议，转换IP层和网络接口层的地址。

UDP：为应用程序发送和接收数据包，和TCP类似，但是不可靠。

ICMP：用于与其他主机或路由器交换错误报文和其他重要信息。

IGMP：Internet组管理协议，用于多播UDP数据包

TCP/IP协议族的四个层次

-应用层

-运输层

-网络层

-数据链路层