Linux —— 网络基础（一）

目录

一，计算机网络背景

二，网络协议初识

三，网络传输基本流程

四，网络中的地址管理

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一，计算机网络背景

网络发展

• 独立模式，计算机之间相互独立；
• 网络互联，多台计算机连接在一起，完成数据共享；
• 局域网LAN，计算机数量更多了，通过交换机和路由器连接在一起；
• 广域网WAN，将远隔千里的计算机连接在一起；

协议

• 计算机之间的传输媒介是光信号和点信号，通过“频率”和“强弱”来表示0和1；如想传递各种不同的信息，就需约定好双方的数据格式；

二，网络协议初识

        OSI（Open System Interconnection开发系统互连）七层模型，称为开放式系统互联参考模型，是一个逻辑上的定义和规范；把网络从逻辑上分为七层，每层都有相关、相对应的物理设备，如路由器、交换机；此模型是一种框架性设计方法，其最主要的功能就是帮助不同类型的主机实现数据传输；最大的优点是将服务、接口和协议这三个概率明确地区分开来，概念清楚，理论也较为完整；通过七个层次的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯；但是，它即复杂又不实用；

TCP/IP五层（或四层）模型

        TCP/IP是一组协议的代名词，包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇；TCP/IP通讯协议采用理论五层层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求；

• 物理层，负责光、点信号的传递方式，如现在以太网通用的网线、早期以太网采用的同轴电缆、光纤，现在WiFi无线网使用电磁波等都属于物理层概念；物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等，集线器Hub工作在物理层；
• 数据链路层，负责设备间的数据帧的传送和识别，如网卡设备的驱动、帧同步（从网线上检测到什么信号算作新帧的开始）、冲突检测（如检测到冲突自动重发），数据差错校验等工作，有以太网、令牌环网、无线LAN等标准，交换机switch工作在数据链路层；
• 网络层，负责地址管理和路由选择，如在IP协议中，通过IP地址来识别一台主机，并通过路由表的方式规划出两台主机间的数据传输的线路（路由），路由器router工作在网络层；
• 传输层，负责两台主机间的数据传输，如传输控制协议TCP，能够确保数据可靠地从源主机发送到目标主机；
• 应用层，负责应用程序间的沟通，如简单电子邮件传输SMTP，文件传输协议FTP，网络远程访问协议Telent等，网络编程主要是针对应用层；

一般而言

• 对于一台主机，操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容；
• 对于一台路由器，实现了从网络层到物理层；
• 对于一条交换机，实现了从数据链路层到物理层；
• 对于集线器，只实现了物理层；

三，网络传输基本流程

同一网段内的两台主机进行文件传输，两台计算机通过TCP/IP协议通讯的过程：

跨网段主机的文件传输，数据从一台计算机到另一台计算机传输过程中要经历一个或多个路由器；

数据包封装和分用

• 不同协议层对数据包有不同的称谓，在传输层叫做段（segment），在网络层叫做数据报（datagram），在链路层叫做帧（frame）；
• 应用层数据通过协议栈发到网络上时，每层协议都要加上一个数据首部（header），称为封装（Encapsulation）；
• 首部信息中包含了一些类似于首部有多长、载荷（playload）有多长，上层协议是什么等信息；
• 数据封装成帧后发到传输介质上，到达目的主机后每层协议在剥掉相应的首部，根据首部中的“上层协议字段”将数据交给对应的上层协议处理；

数据分用

四，网络中的地址管理

IP地址，IP协议有两个版本，IPv4/IPv6

• IP地址是IP协议中，用来标识网络中不同主机的地址；
• 对于IPv4，IP地址是一个4字节32位的整数；
• 通常也使用“点分十进制”的字符串表示IP地址，如192.168.0.1；用点分割的每个数字表示一个字节，范围0-255；

MAC地址

• MAC地址用来识别数据链路层中相连的节点；
• 长度为48位，及6字节，一般用16进制数字加冒号的形式来表示（如08：00：27：03：fb：19）；
• 在网卡出厂时就确定了，不能修改；mac地址通常是唯一的（虚拟机中的mac地址不是真实的mac地址，可能会冲突；也有些网卡支持用户配置mac地址）；