【网络基础】网络常识快速入门知识清单，看这篇文章就够了

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在现在这个高度智能化的时代，网络几乎已经成为了空气一般无处不在。移动支付、网上购物、网络游戏、视频网站都离不开网络。你能想象如果没有网络的生活将会变成什么样吗🤔

然而如此对于如此重要的网络，你又了解多少呢？接下来就让博主来拨云见日，带你重新认识一下这个熟悉又陌生的老朋友——网络吧😘。

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一、计算机网络的简单构成

1、传输层硬件设备

（1）路由器

路由器（Router）是一种用于连接不同网络并转发数据包的网络设备。它的主要功能是在互联网协议（IP）网络之间路由数据包，从而使得不同网络上的设备能够相互通信。路由器工作在网络层（OSI模型的第三层，后面会具体介绍），可以根据IP地址和路由表来决定数据的最佳路径。

简单来说，路由器就像是一个快递站，负责收发“快递”，生活中我们是通过各个快递站来连接起了各个用户，形成“物流网”，而路由器就是网络世界的“快递站”，通过接收转发“数据包”来连接起了网络中的各个设备，形成了“互联网”：

但是，通过观察家里的路由器会发现，路由器上的口数量是有限的，如果要插入的接口过多，又该如何处理呢？

（2）交换机

交换机（Switch）是一种网络设备，用于在一个局域网（LAN）内连接多个设备，并促进它们之间的通信。交换机工作在数据链路层（OSI模型的第二层）。

我们在学校机房里可能就会发现下面这种设备，这就是交换机：

我们可以发现，这交换机上就有着大量的接口，可以接入非常多的设备，可以用来扩展路由器路由器的接入数

2、IP地址与端口号

（1）IP地址

IP地址是用来唯一标识网络上的设备的地址。

就好比在寄快递时，需要在快递包裹上贴上收件人地址和寄件人地址，快递员才能进行准确的配送一样。ip地址就描述了一台主机在互联网上所处的位置，从而让网络通信知道传输的目的地，使得数据包可以从一个设备发送到另一个设备。

ip地址是一个32位的二进制数，为了方便查看，通常采用“点分十进制”进行表示：

注意：

ip协议主要有IPv4协议和IPv6协议，不过目前全球普及的仍然是IPv4协议，故我们这里讨论的主要就是32的IPv4

（2）端口号

端口号则是传输层的概念，用于区分一台设备上的不同服务或应用程序，可以标识主机中发送数据、接收数据的进程。

就好比我们在寄快递时，不仅需要收件人地址（ip地址），还要具体到收件人的姓名（端口号），快递才能准确地送到收件人手中。

端口号是0~65535范围的数字，在⽹络通信中，进程可以通过绑定⼀个端⼝号，来发送及接收⽹络数据。

注意：

事实上0~1023这些端口都是已经有一些特殊含义的，我们自己代码中使用的端口一般是剩下的

3、网络范围区分

（1）局域网（LAN）

局域网是指在一个相对较小的地理区域内（如办公室、学校、家庭等）建立的网络系统。

比如前面提到的多个设备连接到同一个路由器上，就可以看作是处于同一个局域网中。局域⽹内的主机之间能⽅便的进⾏⽹络通信，⼜称为内⽹；局域⽹和局域⽹之间在没有连接的情况下，是⽆法通信的。

（2）广域网（WAN）

广域网则是指跨越较大地理区域的网络，可以覆盖城市、国家甚至是全球范围。

通过路由器，将多个局域⽹连接起来，在物理上组成很⼤范围的⽹络，就形成了⼴域⽹。⼴域⽹内部的局域⽹都属于其⼦⽹。

局域网与广域网的区别

1. 覆盖范围：LAN覆盖一个小的地理区域，而WAN则覆盖广泛的地理区域。
2. 所有权：LAN通常由单一实体拥有和管理，而WAN则涉及多个组织。
3. 成本：LAN的成本相对较低，因为只需要较少的设备；而WAN的成本较高，需要更多的基础设施和维护费用。
4. 性能：LAN通常提供更高的数据传输速率和更低的延迟，而WAN可能因地理距离的原因导致较高的延迟和较低的带宽。
5. 安全性：LAN的安全性更容易管理和维护，而WAN需要额外的安全措施来保护数据的传输。

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二、网络协议

1、初始协议

有了IP地址和端⼝号，可以定位到⽹络中唯⼀的⼀个进程，但还存在⼀个问题，⽹络通信是基于⼆进制0/1数据来传输，如何告诉对⽅发送的数据是什么样的呢？

⽹络通信传输的数据类型可能有多种：图⽚，视频，⽂本等。同⼀个类型的数据，格式可能也不同，如发送⼀个⽂本字符串“你好！”：如何标识发送的数据是⽂本类型，及⽂本的编码格式呢？

基于⽹络数据传输，需要使⽤协议来规定双⽅的数据格式。

所谓协议就可以看作是一种公开的约定/规则，用来规范双方交流的一种工具。

就好比博主是湖北人，博主的室友是浙江人，如果我讲湖北话，他讲浙江话，我们彼此之间都会听不懂对方在讲什么，也就无法正常交流了。因此为了沟通，我们就约定了都使用普通话来进行交流，这就可以称之为是一种“协议”。

网络通讯中就会有各种各样的网络协议，数据发送方与接收方都要严格遵循同一套协议，才能将数据正确地传输并解读

2、协议分层

完成一整个网络通信的过程是非常复杂的，如果想要只通过一套协议，就约定好网络通信中的所有细节，将会导致这个协议会相当的庞大与复杂，并且维护起来也非常麻烦。

这时候我们就可以把这一个大的协议拆分成多个小的协议，让每个协议专注于解决某一问题，在层层向上整合，最终实现大的功能。

类似的，我们在打电话时，也会定义不同层次的协议：

每个协议各司其职，且互不干扰，并且可以更好的拓展与维护，比如如果想要通过英语来交流，只需将“语言层”的汉语协议转换为“英语协议”即可，非常方便。

优势总结：

1、通过模块化与标准化，使得整个网络系统的设计和实现变得更加容易。每一层可以专注于自己的功能而不必关心其他层的细节。

2、提高灵活性和可维护性，可以独立地改进或更换某一层的技术而不影响其他层。当网络出现问题时，可以通过逐层排查的方式来定位问题所在的具体层次，从而简化故障诊断过程。

3、每一层向上层提供了一定程度的抽象，使得上层可以不关心底层的实现细节，只需要关注接口定义即可。

4、分层模型明确规定了各层之间的接口规范，这使得不同供应商的产品只要遵循相同的标准就可以协同工作。

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三、网络模型

1、OSI七层模型

OSI：即Open System Interconnection，开放系统互连

OSI 七层⽹络模型是⼀个逻辑上的定义和规范：把⽹络从逻辑上分为了7层。

OSI 七层模型是⼀种框架性的设计⽅法，其最主要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传 输；

不过由于OSI七层模型既复杂也不实用，并没有被落地实现过，目前应用最广泛的还是TCP/IP 五层模型。

2、TCP/IP五层模型

主要有程序员自行定义的“应用层”，及操作系统/硬件设备已经实现好了的“传输层”、“网络层”、“数据链路层”、“物理层”。

各个协议的功能：

• 应⽤层：有开发人员自行定义，主要关注数据用来做什么，具体的功能
• 传输层：负责两台主机之间的数据传输。主要关注数据传输的起点与终点。但并不关注数据传输的中间过程
• ⽹络层：负责地址管理和路由选择。主要关注于传输时的路径规划
• 数据链路层：负责设备之间的数据帧的传送和识别。关注数据在相邻两个节点间传输的具体过程
• 物理层：负责光/电信号的传递⽅式。一般指硬件设备，如网络驱动等……

这些协议的具体细节博主会在后续的文章中再进行相信的解读。

常见网络设备所处分层：

主机：它的操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容，也即是TCP/IP五层模型的下四层；

路由器：它实现了从⽹络层到物理层，也即是TCP/IP五层模型的下三层；

交换机：它实现了从数据链路层到物理层，也即是TCP/IP五层模型的下两层；

集线器：它只实现了物理层

……

注意我们这⾥说的是传统意义上的交换机和路由器，也称为⼆层交换机（⼯作在TCP/IP五层模型的下两层）、三层路由器（⼯作在TCP/IP五层模型的下三层）。

随着现在⽹络设备技术的不断发展，也出现了很多3层或4层交换机，4层路由器。我们以上说的⽹络设备都是传统意义上的交换机和路由器

网络分层的对应：

数据通过TCP/IP协议传输流程如下：

封装与分用：

这就好比你在网上买了一件衣服，商家不可能直接把衣服揉成一团直接交给快递小哥就给你送过来了。在发货时商家肯定要把衣服用快递包裹包装一下，并且快递员还要在包裹上贴上具体的信息，如收件人地址、姓名、电话等等，接着才能正确地将包裹送到目的地。

网络通信中也不会把数据直接发送出去，而是要先进行层层封装与分用才行。

下图为数据封装的过程

具体的封装细节也会在博主后续的文章中再进行详细研究，这里就先做一下简单了解即可。

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那么本篇文章就到此为止了，如果觉得这篇文章对你有帮助的话，可以点一下关注和点赞来支持作者哦。作者还是一个萌新，如果有什么讲的不对的地方欢迎在评论区指出，希望能够和你们一起进步✊