一、网络

1.局域网LAN和广域网WAN

局域网，即 Local Area Network，简称LAN。就是在一个具体的区域之内构建出来的网络。例如单机游戏。

局域网中也可以是两台电脑相连：

也可以是很多台电脑相连，但是连的机器多了，就会非常复杂，会消耗很多的网线和网口。

因此在此处引入了交换机，能够将所有的机器都连到交换机中进行相连：

当然，如果交换机上能够连接的机器已经满了，而需要更多的交换机将其它机器相连，而交换机和交换机之间相连就会用到路由器：

说明：在现代交换机和路由器的区分已经没有那么明显了，现在大多数都是买的路由器，而不会专门去买只有交换机功能的交换机。

广域网：如果把一个城市或者一个国家甚至全世界的网络都连起来，就构成了一个“广域网”。广域网其实就是很大的一个局域网。

2.网络通信基础

2.1 IP地址

概念
IP地址主要用于标识网络主机、其他网络设备（如路由器）的网络地址。简单说，IP地址用于定位主机的网络地址。
就像我们发送快递一样，需要知道对方的收货地址，快递员才能将包裹送到目的地。

MySQL是一个由 服务器 和 客户端 组成的程序，客户端和服务器是通过网络来传输的。客户端找到服务器在哪就以IP地址为依据。

在计算机中，使用一个32位的整数来表示这个IP地址。但这个32位的整数往往比较大，肉眼看起来不方便，为了更好地进行表示，更方便人进行标记。因此引入了另外一种表达方式：点分十进制。

一般我们都希望网络上的每个主机的IP地址都不一样，但是并不是这样的，IP地址实际上不够用(约42亿9k万)，因此会根据实际情况来进行IP地址的复用。

2.2 端口号

概念
在网络通信中，IP地址用于标识主机网络地址，端口号可以标识主机中发送数据、接收数据的进程。简单说：端口号用于定位主机中的进程。

类似发送快递时，不光需要指定收货地址（IP地址），还需要指定收货人（端口号）。

当一个主机收到一个具体的数据的时候，要把这个数据交给哪个程序来处理，就是通过端口号来区分。每个访问网络的程序，都需要有一个不同的端口号。

格式
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。

注意事项
两个不同的进程，不能绑定同一个端口号，但一个进程可以绑定多个端口号。

2.3 客户端和服务器

客户端：主动发起请求的一方。
服务器：被动接受请求的一方。

客户端给服务器发送的数据 => 请求(Request)
服务器给客户端返回的数据 => 响应(Response)

客户端和服务器的交互方式：
1.一问一答。客户端发一个请求，服务器返回一个响应。
2.一问多答。客户端发一个请求，服务器返回多个响应。
3.多问一答。客户端发多个请求，服务器返回一个响应。
4.多问多答。客户端发多个请求，服务器返回多个响应。

其中第一种是最常见的。

2.4 协议(protocol)

概念
协议，网络协议的简称，网络协议是网络通信（即网络数据传输）经过的所有网络设备都必须共同遵从的一组约定、规则。如怎么样建立连接、怎么样互相识别等。只有遵守这个约定，计算机之间才能相互通信交流。

网路通信中的五元组：
网路通信之间，往往是通过一个五元组来描述这一次通信的。
五元组包括：源IP，源端口，目的IP，目的端口，协议类型。

2.4.1 协议分层

当前网络中涉及到的协议，是很多的。主要是因为网络里面比较复杂，无法通过一个协议来把所有的功能都涵盖进去。因此需要拆分出多个协议，为了更好的来组织这么多协议，就按照这些协议的定位再进行分类。于是有了“协议分层”。

例如打电话通信用到的协议(实际上更复杂)：

分层的好处：
1.达到了封装的效果(此处的封装类似于Java的封装)，把实现细节都隐藏了起来，降低人们的使用成本。如：打电话的人不需要知道具体的电话机工作原理；而造电话的人也不需要懂各种方言，只需要输出就好了。
2.可以很方便地对其中某层/某个协议进行灵活的替换。这样如果要针对网络协议中的某个细节进行升级改造，只需要替换对应层的协议即可。不需要对其它层次的协议进行影响。

网络中对于协议的分层更加复杂。

1. OSI七层模型
   此模型只在教科书中存在，实际情况下是下面的 TCP/IP 五层网络模型，对下面的这个模型了解即可，对OSI认识即可。
2. TCP/IP 五层模型

应用层：具体的应用程序。
传输层：只关注起点和终点，不关注具体的通信细节。
网络层：针对网络上的任意两台主机，完成一个通信路径的规划，以及具体的传输。
数据链路层：实现了两个相邻设备之间的数据通信。
物理层：硬件设备，网络通信的基础设施。(如网线)

下层协议给上层协议提供了一些功能支持，而上层协议是依赖于上层协议的。这种行为称为“协议栈”。

TCP是传输层的协议，IP是网络层的协议，这两个协议是整个TCP/IP模型中最重要的协议。

2.4.2 网络设备所在分层

这些4个分层概念是用来应付笔试的：

• 对于一台主机，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；
• 对于一台路由器，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；
• 对于一台交换机，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；
• 对于集线器，它只实现了物理层；

但是实际上不是这样，因为交换机和路由器的概念已经很模糊了，像一些好的路由器交换机，也往往会实现一些传输层以及应用层的内容。

举例：
如：qq中会传输很多的信息，这些消息都是通过路由器交换机来进行转发的，路由器交换机就可能会解析这个数据包，提取出用户所发送的信息是什么。

3.封装和分用

以qq的发送方和接收方举例，此时发送方发送一个hello：

发送方：
1.网络层：
qq软件会按照一定的规则(qq的程序员约定的通信协议)，把hello这个字符串构造成一个应用层数据包。

例如：
将hello这个字符串打包成：

朱俊锐;1026559729;张三;12345;2022/03/17 11:22;hello

再将这个数据包交给操作系统的传输层了。

2.传输层：
在这个传输层中，就会把刚才的数据包打包成一个传输层数据包。
此处会使用UDP协议：

这个UDP报头其实就是”字符串拼接“。报头中的信息和应用层数据包中打包的信息都是辅助网络传输的信息。

传输层把这个数据包交给网络层。

3.网络层
网络层也会把刚才的数据包打包成一个 网络层的 数据包。
此处使用的是IP协议：

此处的IP报头，也是一个“字符串拼接”。

4.数据链路层
数据链路层会把这个数据包也打包成 数据链路层的数据包。
例如：此处的协议使用的是“以太网”，就会把这个数据按照以太网数据帧的格式进行组织。

此处的帧头也是个“字符串拼接”。

5.物理层
物理层会把这个数据以二进制的方式，转换成0/1这样的光信号/电信号，并进行传输。通过网线/光纤/无线网络。

发送方层层的构造数据，称为“封装”。

接收方：
6.物理层
光电信号到达了接收端主机后(不考虑中间的转发过程)，是先到达接收端的物理层，物理层把这个光电信号转换成 0/1 二进制的序列，也就得到了那个以太网数据帧，把该数据帧交给数据链路层。

7.数据链路层
数据链路层接受到物理层的数据帧为：

数据链路层对这个以太网数据帧进行分析，将该数据帧去掉帧头和帧尾，把中间的负载获取到，交给上层协议(网络层)。

8.网络层
网络层获取到数据链路层传递来的数据包后，IP协议就会按照协议格式再来解析这个数据，去掉IP报头，获取到其中的负载部分，再把这个部分交给上层的传输层。

9.传输层
传输层获取到的数据包：传输层的UDP协议再解析这个数据，去掉UDP报头后，就交给应用层了。

10.应用层
应用程序这里就会按照应用层的协议，再解析，取出其中的关键信息，尤其是发件人信息和hello这个内容，显示在屏幕上。

朱俊锐;1026559729;张三;12345;2022/03/17 11:22;hello

接收方层层解析数据，就是在进行分用。

封装和分用是网络传输的具体流程，封装就是在数据中添加一些辅助传输的信息。而分用就是解析这些信息。

发送数据的时候，上层协议要把数据交给下层协议，由下层协议来添加一层信息。
接受数据的时候，下层协议要把数据交给上层协议，由上层协议来进行进一步的解析。