网络发展史

独立模式

独立模式：计算机之间相互独立；

在计算机最初的时候，每个计算机都是独立存在的。

我们拿游戏来举例，但是的计算机只能玩玩单机游戏，游戏通过了就没意思了。

随着时代的发展，来到了网络互连。

网络互连

随着时代的发展，越来越需要计算机之间互相通信，共享软件和数据，即以多个计算机协同工作来完成业务，就有了网络互连。
网络互连：将多台计算机连接在一起，完成数据共享。
数据共享本质是网络数据传输，即计算机之间通过网络来传输数据，也称为网络通信

那时可以通过网线链接，游戏就可以进行联机了，但是仅限于网络链接上的人。

如果想要更多人联机，就需要多个网线两两链接，但是这样太麻烦了；

后来有了交换机路由器：

就可以开始实现更大规模的联机了，于是乎有了一个个机房。也可以叫做一个个局域网

随着大规模的局域网发展起来，就使用更多的路由器和交换机进行链接。

当局域网发展足够大时就形成了广域网；广域网和局域网没有明确的界限。

网络通信基础

网络互连的目的是进行网络通信，也即是网络数据传输，更具体一点，是网络主机中的不同进程间，基于网络传输数据。
那么，在组建的网络中，如何判断到底是从哪台主机，将数据传输到那台主机呢？这就需要使用IP地址来标识。

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。

我们在cmd窗口输入指令：ipconfig 或者 ipconfig\all 回车就可以查看；例如：

格式

P地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节）（也就叫做IPV4），如：01100100.00000100.00000101.00000110。
但是现在 IPV4 不是很够用，于是又有了 IPV6 的概念，这个就不用担心地址不够了；目前 IPV6 正在逐步推广。

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）。
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：

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。

协议

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。

网络传输的本质是：通过有线（网线，光纤）信号或者无线（光信号）信号传播的。

有限信号一般是通过电平（电压）高低来表示二进制中的 0 和 1 ；

无线信号一般是通过光的波长和频率来传递二进制的中的 0 和 1；

虽然可以传播这样的二进制，那么这些二进制表示什么含义呢？

这就是需要通过协议来确定了。

复杂的网络环境造就了复杂的协议，我们将这些复杂的协议拆分成多种小协议；再将这些小协议进行分类可以分成不同的层级。

这些层级是不可以跨层调用的，我们上层只能调用下层，并不关注下层的具体细节；下层只为上层提供服务，同样下层也并不关注上层的实现细节。

故此层次之间的耦合程度很低。

课本一般将这些层次分为两种：

OSI七层网络模型和 TCP / IP 五层网络模型。

物理层我们考虑的比较少。因此很多时候也可以称为 TCP/IP四层模型。

但是在现实中我们没使用过 OSI 七层网络模型。

这个网络模型究竟是干什么呢？简而言之就是进行数据封装的。

我们平常使用的程序（或者说软件）一般都是通过应用层来访问网络的，程序产生的数据会一层一层地往下传输，直到最后的网络接口层，就通过网线发送到互联网上去了。数据每往下走一层，就会被这一层的协议增加一层包装，等到发送到互联网上时，已经比原始数据多了四层包装。整个数据封装的过程就像俄罗斯套娃。

当另一台计算机接收到数据包时，会从网络接口层再一层一层往上传输，每传输一层就拆开一层包装，直到最后的应用层，就得到了最原始的数据，这才是程序要使用的数据。

给数据加包装的过程，实际上就是在数据的头部增加一个标志（一个数据块），表示数据经过了这一层，我已经处理过了。给数据拆包装的过程正好相反，就是去掉数据头部的标志，让它逐渐现出原形。

你看，在互联网上传输一份数据是多么地复杂啊，而我们却感受不到，这就是网络模型的厉害之处。我们只需要在代码中调用一个函数，就能让下面的所有网络层为我们工作。

我们所说的 socket 编程，是站在传输层的基础上，所以可以使用 TCP/UDP 协议，但是不能干「访问网页」这样的事情，因为访问网页所需要的 http 协议位于应用层。具体在后面说。

TCP/IP五层（或四层）模型

我们 TCP / IP 五层模型分为如下五层：

应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

我们一层层来说明。

应用层：只关注传输而来的数据的使用。

举例：我们在淘宝上下单，买了个快递，我只关心这个东西是否有用，其他的不管。

传输层：只关注起点和终点。

举例：这里只关心我们快递出发的起始位置和最终送达的快递，其余的与之无关。

网络层：负责遥远结点的路径规划。

举例：这个快递从北京出发到杭州，中间有多条路径可以选择，网络层只是在这众多路径选一条最合适的走。

数据链路层：主要关注相邻结点之间的传输。

举例：快递的路线如下：北京 -> 太原 -> 苏州 -> 杭州

从北京 -> 太原是发火车

太原 -> 苏州是发卡车

物理层：网络通讯的基础设施，例如光纤，网线等...

这也分层可以让程序员同一时间只关注一个子问题。

我们以微信为例，大概说一下封装的过程;

大概的封装过程

比如要和对象发个消息：宝贝，我爱你.....

1. 应用程（微信程序）拿到上述用户数据，进行封装，封装成应用程数据包（本质上就是字符串拼接）：

当然这只是简单的画一画，事实上微信协议比这复杂得多。

当然，为了区分上述字符串，可能还会引入分隔符和长度信息作为界定。

2. 传输层拿到上述数据

应用程序要调用传输层提供的api ，来处理这个数据。
传输层会有很多协议，比较经典的是 TCP 和 UDP （后面一章就会讲到这个，后面再说）
这里就拿 UDP 为例：
UDP 针对上述数据包再次进行封装

这里的数据报头本质上也是个字符串的拼接。

此层最关键的属性就是源端口和目的端口。

3. 传输层到网络层

UDP 数据报已经有了，接下来就要将这个数据报交给网络层的协议，而网络层最常见的协议就是 IP 协议

IP 就是本次传输的起点和终点。

4. 网络层交给数据链层

最经典的协议叫做：以太网（数据链路层 + 物理层）

这是最常见的数据链路层的网络，我们平时使用的网线上网就是以太网

mac 地址也就是物理地址，描述一个主机在网络上的位置。

它的功能和 IP 很像，但是当下就把这两个分别作用与不同的用途。

IP 用来进行网络层的数据路径的规划；

mac 用来进行描述数据链路层，两个即将进行数据传输的相邻结点。

mac 地址和网卡绑定，理论上来说，世界上每一个设备都有自己唯一的 mac 地址。但是 IP 不一定。这些后面再说。

5. 数据链路层就要把上述以太网数据帧交给物理层

物理层就会把上述 0101 的二进制数据转换为各种信号（光、电、电磁波）进行传输

那么我们再来聊聊接收方的情况;

接受和上述刚好相反
发送：从上到下，依次封装，新增报头
接收，从下到上，依次分用，去掉报头

忽略中间的转发过程，只考虑接收方的接收情况

1. 物理层：

网卡收到高低电平
然后对这样的信号进行解析，还原成 0101 这样的二进制

2.从物理层到数据链路层

此时就把上述 0101 这些数据当作一个以太网数据帧

去除帧头帧尾，取出中间的载荷，再往上交给网络层。
以太网数据帧帧头中有个信息类型，网络层一看就知道网络层是哪个协议了

3. 网络层

此时就由网络层的 IP 协议进行解析数据报，同样去掉 IP 报头，以及其他的工作；
主要目的还是取出载荷，交给更上层的传输层
ip 报头中也会存在一个字段，标识当前传输层用的是哪个协议