计算机硬件基础之网络协议（三）

1.网络通信原理：

　　一台硬设有了操作系统，然后装上软件你就可以正常使用了，然而你也只能自己使用像这样，每个人都拥有一台自己的机器，然而彼此孤立，所以就有了interne,t其实两台计算机之间通信与两个人打电话之间通信的原理是一样的,你不可能要求一个人／计算机掌握全世界的语言／标准，于是有了世界统一的通信标准：英语。

　　结论：英语成为世界上所有人通信的统一标准，如果把计算机看成分布于世界各地的人，那么连接两台计算机之间的internet实际上就是一系列统一的标准，这些标准称之为互联网协议，互联网的本质就是一系列的协议，总称为‘互联网协议’（Internet Protocol Suite).互联网协议的功能：定义计算机如何接入internet，以及接入internet的计算机通信的标准。

2.OSI七层协议

　　互联网协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层



　　首先，用户感知到的只是最上面一层应用层，自上而下每层都依赖于下一层，所以我们从最下一层开始切入，比较好理解

每层都运行特定的协议，越往上越靠近用户，越往下越靠近硬件。

3.物理层

　　孤立的计算机之间要想一起玩，就必须接入internet，言外之意就是计算机之间必须完成组网。

　　物理层功能：主要是基于电器特性发送高低电压(电信号)，高电压对应数字1，低电压对应数字0。

4.数据链路层

　　数据链路层由来：单纯的电信号0和1没有任何意义，必须规定电信号多少位一组，每组什么意思

数据链路层的功能：定义了电信号的分组方式

以太网协议：

早期的时候各个公司都有自己的分组方式，后来形成了统一的标准，即以太网协议ethernet

ethernet规定

一组电信号构成一个数据包，叫做‘帧’

每一数据帧分成：报头head和数据data两部分

head

data

head包含：(固定18个字节)

发送者／源地址，6个字节

接收者／目标地址，6个字节

数据类型，6个字节

data包含：(最短46字节，最长1500字节)

数据包的具体内容

head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送。

mac地址：

　　head中包含的源和目标地址由来：ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡，发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即mac地址

　　mac地址：每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址，长度为48位2进制，通常由12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号）



广播：

有了mac地址，同一网络内的两台主机就可以通信了（一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址）

ethernet采用最原始的方式，广播的方式进行通信，即计算机通信基本靠吼

5.网络层

　　网络层的由来：有了ethernet、mac地址、广播的的发送放上，理论上世界上的计算机就可以彼此通信了，但是世界上的互联网是一个个彼此隔离的小的局域网组成的，如果所有的通信都采用以太网的广播方式，那么一台机器发送的包全世界都能收到，这就不仅仅是效率低的问题了，而是一场灾难。



　　根据上图所示，必须找出一种方法来区分哪些计算机属于同一广播域，如果是就采用广播的方式发送，如果不是，就采用路由的方式，由此引出网络层的功能。

　　网络层功能：引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址。

IP协议：

规定网络地址的协议叫ip协议，它定义的地址称之为ip地址，广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示

范围0.0.0.0-255.255.255.255

一个ip地址通常写成四段十进制数，例：172.16.10.1

ip地址分成两部分

网络部分：标识子网

主机部分：标识主机

注意：单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类，从网络部分或主机部分都无法辨识一个ip所处的子网

例：172.16.10.1与172.16.10.2并不能确定二者处于同一子网。

子网掩码

　　所谓”子网掩码”，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。比如，IP地址172.16.10.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。

　　知道”子网掩码”，我们就能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0），然后比较结果是否相同，如果是的话，就表明它们在同一个子网络中，否则就不是。

总结：IP协议的作用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络。

ip数据包

　　ip数据包也分为head和data部分，无须为ip包定义单独的栏位，直接放入以太网包的data部分

　　　　head：长度为20到60字节

　　　　 data：最长为65,515字节。

　　而以太网数据包的”数据”部分，最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过了1500字节，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送了。

以太网头

ip 头

ip数据

ARP协议

arp协议由来：计算机通信基本靠吼，即广播的方式，所有上层的包到最后都要封装上以太网头，然后通过以太网协议发送，在谈及以太网协议时候，我门了解到

通信是基于mac的广播方式实现，计算机在发包时，获取自身的mac是容易的，如何获取目标主机的mac，就需要通过arp协议

arp协议功能：广播的方式发送数据包，获取目标主机的mac地址

协议工作方式：每台主机ip都是已知的

例如：主机172.16.10.10/24访问172.16.10.11/24

一：首先通过ip地址和子网掩码区分出自己所处的子网

场景	数据包地址
同一子网	目标主机mac，目标主机ip
不同子网	网关mac，目标主机ip

二：分析172.16.10.10/24与172.16.10.11/24处于同一网络(如果不是同一网络，那么下表中目标ip为172.16.10.1,通过arp获取的是网关的mac)

	源mac	目标mac	源ip	目标ip	数据部分
发送端主机	发送端mac	FF:FF:FF:FF:FF:FF	172.16.10.10/24	172.16.10.11/24	数据

三：这个包会以广播的方式在发送端所处的自网内传输，所有主机接收后拆开包，发现目标ip为自己的，就响应，返回自己的mac

PS：如果每次都以这样的方式去获得mac地址太麻烦了，所以就有了交换机mac地址学习。

6.传输层

　　传输层的由来：网络层的ip帮我们区分子网，以太网层的mac帮我们找到主机，然后大家使用的都是应用程序，你的电脑上可能同时开启qq，暴风影音，等多个应用程序，

　　那么我们通过ip和mac找到了一台特定的主机，如何标识这台主机上的应用程序，答案就是端口，端口即应用程序与网卡关联的编号。

　　传输层功能：建立端口到端口的通信

　　补充：端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口

tcp协议：

　　可靠传输，TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。

以太网头

ip 头

tcp头

数据

udp协议：

　　不可靠传输，”报头”部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。

以太网头

ip头

udp头

数据

　　下次再写tcp三次握手和四次挥手，下面开始Python。

7.Python一些基础了解

　　如果想要永久保存代码，就要用文件的方式

　　 如果想要调试代码，就要用交互式的方式（多使用交互式，方便调试）

　　

　　变量是什么？

　　一个是变：核心在于变化。
　　一个是量：衡量，计量，表达的是一种状态。

　　变量的定义：
　　level=0；level=1
　　name='egon'#'egon'这个值的引用计数+1
　　name='alex'#‘egon’这个值的引用计数—1

　　值的引用计数或者说值身上绑定的变量名为0个,
python解释器就会帮你回收。

　　变量定义规则
　　1.变量名只能是 字母、数字或下划线的任意组合
　　2.变量名的第一个字符不能是数字
　　3.以下关键字不能声明为变量名（略）。

　　变量定义的三个重要组成部分：
　　ID
　　type
　　value
　　name=1,name1=name,name is name1 true
　　age1=10,age2=10,age1和age2 ID,TYPE,都一样
　　（这种比较小的不需要请求2次）
　　is比较的是ID，==是比较的值

　　常量：不变的量
　　python 中没有常量的专门的定义方式
　　仅仅只是一种提示效果
　　AGE_OF_OLDBOY=50（提示常量）

　　input都当字符串处理。
　　多行注释'''
　　代码注释原则：
　　1.不用全部加注释，只需要在自己觉得重要或不好理解的部分加注释即可。
　　2.注释可以用中文或英文，但绝对不要拼音噢。