網(wǎng)絡(luò)
TCP/IP四層網(wǎng)絡(luò)模型
- 數(shù)據(jù)鏈路層 - 以太網(wǎng)協(xié)議
- 網(wǎng)絡(luò)層 - IP 協(xié)議
- 傳輸層 - TCP協(xié)議
- 應(yīng)用層 - HTTP 協(xié)議
OSI 七層網(wǎng)絡(luò)模型
- 應(yīng)用層
- 表示層
- 會話層
- 傳輸層
- 網(wǎng)絡(luò)層
- 數(shù)據(jù)鏈路層
- 物理層
1.1 物理層
電腦之間需要聯(lián)網(wǎng)脓杉，都需要插一根網(wǎng)線，美國與中國聯(lián)網(wǎng)是海底的光纜冲九，這里的光纜與網(wǎng)線都屬于物理層剖膳，將各個電腦連接起來，形成一個網(wǎng)絡(luò)，這就是物理層的含義榄鉴，物理層負責傳輸 0 和 1 的電路信號。
1.2 數(shù)據(jù)鏈路層
物理層將各個電腦連接起來了蛉抓，還傳輸 0 和 1 的電路信號庆尘，但是這些 01 的含義和規(guī)則并沒有統(tǒng)一規(guī)定，很多年前巷送，各個公司都定義自己的電路信號規(guī)則减余，為了互聯(lián)互通，就誕生了以太網(wǎng)協(xié)議惩系。
一組 01 電路信號是一個數(shù)據(jù)包，叫一個幀 (frame) 如筛，每個幀分成兩個部分堡牡，標頭(head) 和數(shù)據(jù)(data) ，標頭包含一些說明性的東西杨刨，比如發(fā)送者晤柄，接受者，數(shù)據(jù)類型之類妖胀。
以太網(wǎng)協(xié)議規(guī)定芥颈，接入網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備惠勒，都必須有一個網(wǎng)卡，以太網(wǎng)協(xié)議里的數(shù)據(jù)包爬坑，在數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包纠屋，必須從一個電腦的網(wǎng)卡，傳輸?shù)搅硪粋€電腦的網(wǎng)卡盾计，而這個網(wǎng)卡的唯一標識就是 mac 地址售担。每塊網(wǎng)卡出廠的時候，就有一個全球唯一的 mac 地址署辉，48 bit 即 12 位 16進制數(shù)表示族铆，前 6 位是網(wǎng)卡廠商編號，后 6 為是網(wǎng)卡流水號哭尝。
在 windows 中哥攘，ipconfig /all可以查看物理地址，就是 mac地址
C:\Users\trac>ipconfig /all
# VMware 的虛擬網(wǎng)卡
以太網(wǎng)適配器 VMware Network Adapter VMnet1:
描述. . . . . . . . . . . . . . . : VMware Virtual Ethernet Adapter for VMnet1
物理地址. . . . . . . . . . . . . : 00-50-56-C0-00-01
IPv4 地址 . . . . . . . . . . . . : 192.168.253.1(首選)
# VMware 的虛擬網(wǎng)卡
以太網(wǎng)適配器 VMware Network Adapter VMnet8:
描述. . . . . . . . . . . . . . . : VMware Virtual Ethernet Adapter for VMnet8
物理地址. . . . . . . . . . . . . : 00-50-56-C0-00-08
IPv4 地址 . . . . . . . . . . . . : 192.168.252.1(首選)
# 電腦上的真網(wǎng)卡
以太網(wǎng)適配器 以太網(wǎng):
描述. . . . . . . . . . . . . . . : Intel(R) Ethernet Connection (7) I219-V
物理地址. . . . . . . . . . . . . : 30-9C-23-E8-C1-7E
IPv4 地址 . . . . . . . . . . . . : 192.168.1.107(首選)
# Hyper-V 的虛擬網(wǎng)卡
以太網(wǎng)適配器 vEthernet (Default Switch):
描述. . . . . . . . . . . . . . . : Hyper-V Virtual Ethernet Adapter
物理地址. . . . . . . . . . . . . : 00-15-5D-D5-CA-E6
IPv4 地址 . . . . . . . . . . . . : 172.27.128.1(首選)
通過去網(wǎng)站 https://mac.51240.com 查詢這些網(wǎng)卡材鹦，電腦上的物理網(wǎng)卡廠商是 Micro_Star 微星逝淹，與電腦主板的廠商一致，Hyper-V 的虛擬網(wǎng)卡的廠商是 Microsoft 微軟侠姑，VMware 的虛擬網(wǎng)卡的廠商是 VMware创橄。
在以太網(wǎng)中傳輸數(shù)據(jù)包時，必須指定接受者的 mac 地址才能傳輸數(shù)據(jù)莽红。
以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包從一個 mac 地址發(fā)送到另一個 mac 地址并不是精準推送的妥畏。如果一個電腦發(fā)一個數(shù)據(jù)包出去，會廣播給局域網(wǎng)內(nèi)的所有電腦設(shè)備的網(wǎng)卡安吁，然后每臺電腦都從數(shù)據(jù)包里獲取接收者 mac地址醉蚁，跟自己的 mac 地址進行對比，如果一致鬼店，則說明是發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)包网棍。
上面這種廣播的方式，僅僅針對一個子網(wǎng)（局域網(wǎng)）內(nèi)的電腦進行廣播妇智，當然也不可能廣播給所有電腦的網(wǎng)卡滥玷。
1.3 網(wǎng)絡(luò)層
通過以太網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)包，會廣播給子網(wǎng)（局域網(wǎng)）內(nèi)所有電腦巍棱，那么如何知道哪些電腦是在一個子網(wǎng)（局域網(wǎng)）內(nèi)呢惑畴？另外在世界范圍內(nèi)，不可能通過廣播的方式航徙，從千萬計的電腦里找到目標 MAC地址的電腦而不超時如贷，此時就得依靠 ip 協(xié)議
這就得依靠網(wǎng)絡(luò)層，有一套 ip 地址，ip地址就可以讓我們區(qū)分哪些電腦是一個子網(wǎng)的杠袱。
網(wǎng)絡(luò)層里有 ip 協(xié)議尚猿，ip 協(xié)議定義的地址就是 ip 地址。 ip 地址有 ipv4 和 ipv6 兩個版本楣富，目前廣泛使用的 ipv4凿掂，由 32 位 bit 組成，一般用 4 個十進制數(shù)字表示菩彬，范圍從 0.0.0.0 到 255.255.255.255 缠劝。
每臺計算機，都會分配一個 ip 地址骗灶，ip 地址的前 3 個數(shù)字惨恭，代表了子網(wǎng)，后 1 個數(shù)字表示子網(wǎng)內(nèi)的電腦耙旦。如果幾臺電腦是一個子網(wǎng)的脱羡，那么前面的 3 個數(shù)字是一樣的。(這里只是舉例)
準確的來說免都，判斷是否為一個子網(wǎng)锉罐，是將 ip 地址與子網(wǎng)掩碼進行與運算，如果結(jié)果相等绕娘，則說明在同一個子網(wǎng)脓规。
將下面的設(shè)備的 ip 地址與子網(wǎng)掩碼做與運算，可得所在的子網(wǎng)是 192.168.1.0险领，如果其他設(shè)備的計算結(jié)果也是192.168.1.0侨舆，則說明在一個子網(wǎng)中，可以通過廣播的方式使用以太網(wǎng)協(xié)議向這臺電腦發(fā)送數(shù)據(jù)包
IPv4 地址 . . . . . . . . . . . . : 192.168.1.107
子網(wǎng)掩碼 . . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0
默認網(wǎng)關(guān). . . . . . . . . . . . . : 192.168.1.1
但是如果發(fā)現(xiàn)接收者不在當前子網(wǎng)內(nèi)绢陌，那么就不能通過廣播來發(fā)送數(shù)據(jù)包挨下，則將數(shù)據(jù)包發(fā)送到默認網(wǎng)關(guān)（路由器）通過路由器來發(fā)送數(shù)據(jù)包。路由器負責將多個子網(wǎng)進行連接脐湾，比如家里的路由器臭笆，其實就是將家里的子網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)包路由到你要訪問網(wǎng)站的所在子網(wǎng)，進行通信秤掌。當然愁铺，路由器的一次轉(zhuǎn)發(fā)，可能并不能直接找到要訪問網(wǎng)站的子網(wǎng)闻鉴，經(jīng)過多次轉(zhuǎn)發(fā)后茵乱，若當前路由器ip 與訪問網(wǎng)站ip 在一個子網(wǎng)內(nèi)，則說明找到了目標子網(wǎng)椒拗，然后將數(shù)據(jù)包廣播給當前子網(wǎng)內(nèi)的所有網(wǎng)卡設(shè)備。（路由器的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則是什么？）
舉個例子蚀苛，一個快遞從美國洛杉磯發(fā)出在验，要發(fā)給中國浙江杭州市A小區(qū)X先生，快遞公司需要將快遞多次轉(zhuǎn)發(fā)堵未，從洛杉磯 -> 紐約 -> 北京 -> 杭州 -> A小區(qū)腋舌，根據(jù)郵編指定轉(zhuǎn)發(fā)路線，然后到了 A 小區(qū)之后渗蟹，就可以用廣播的形式块饺，快遞員大喊一聲 “X先生取快遞了”，雖然小區(qū)內(nèi)所有人都聽到了快遞員的喊聲雌芽，但只有 X 先生會收取快遞并打開確認授艰。
網(wǎng)關(guān)其實就是路由器的一種，運作在網(wǎng)絡(luò)層世落，大家可以把路由器上的 ip 地址認為是網(wǎng)關(guān)淮腾，路由器其實是工作在網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備。我們使用ipconfig就可以看到默認網(wǎng)關(guān)屉佳，就是路由器的 ip 地址（一般為 192.168.1.1）谷朝，是子網(wǎng)與外網(wǎng)連接的設(shè)備。
交換機時工作在數(shù)據(jù)鏈路層的武花，通過 mac 地址來尋址和傳輸數(shù)據(jù)包的圆凰，主要用在局域網(wǎng)內(nèi)的通信，一般你假設(shè)一個局域網(wǎng)体箕，里面的電腦通信就是通過數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送數(shù)據(jù)包专钉，通過mac地址來廣播的，廣播就是通過交換機這個設(shè)備來吧數(shù)據(jù)廣播到局域網(wǎng)內(nèi)的其他機器上干旁。
路由器是工作在網(wǎng)絡(luò)層的驶沼，通過 ip 地址尋址和傳輸數(shù)據(jù)包的，一般用于連接英特網(wǎng)争群。
LAN local area network 是局域網(wǎng)回怜，WAN wide area network 是廣域網(wǎng)，WLAN wireless area network 是無線局域網(wǎng)换薄，也就是 wifi玉雾，在局域網(wǎng)內(nèi)，可以通過 wifi 無線聯(lián)網(wǎng)轻要。
家里的路由器包含了交換機和路由的兩個功能复旬，如果是與局域網(wǎng)的內(nèi)的設(shè)備連接，就把網(wǎng)線插在 LAN 端口冲泥，如果是與因特網(wǎng)連接驹碍，就把網(wǎng)線插在 WAN 端口壁涎。
1.4 傳輸層
通過 ip 協(xié)議解決了跨局域網(wǎng)的通信問題，但是在一臺電腦上志秃，有多個程序使用一個網(wǎng)卡進行通信怔球，那么如何區(qū)分不同程序的數(shù)據(jù)呢？
這的依靠端口浮还，發(fā)送一個數(shù)據(jù)包到指定電腦（ip）的一個網(wǎng)卡的某個端口竟坛，然后這臺電腦中會有程序來監(jiān)聽這個端口，如 Tomcat 監(jiān)聽 8080钧舌，即使用端口來區(qū)分不同程序的數(shù)據(jù)包担汤。端口范圍是[0~65535]，其中[0~1023]被系統(tǒng)占用洼冻。
數(shù)據(jù)鏈路層崭歧，基于以太網(wǎng)協(xié)議，進行局域網(wǎng)內(nèi)的尋址與通信碘赖；
網(wǎng)絡(luò)層驾荣，基于 ip 協(xié)議，進行夸局域網(wǎng)的尋址與通信普泡；
傳輸層播掷，基于 tcp 協(xié)議，通過端口來區(qū)分不同程序的通信數(shù)據(jù)撼班。
傳輸層的 tcp協(xié)議歧匈，僅僅只是規(guī)定了一套基于端口的點對點通信協(xié)議，包括如何建立連接砰嘁，如何發(fā)送和讀取消息件炉，但是實際上如果要基于 tcp 協(xié)議來開發(fā)，一般是用 socket矮湘，java socket 網(wǎng)絡(luò)編程斟冕。
我們使用瀏覽器訪問https://www.baidu.com/，通過瀏覽器控制臺可以看到百度的 ip 地址為14.215.177.38:443缅阳，其中 443 端口是 HTTPS 的默認端口磕蛇。然后使用netstat -ano查看端口的占用情況，可以看到本機是進程10900使用63223端口訪問的百度十办，ESTABLISHED表示雙方已經(jīng)建議了連接秀撇。然后查找該進程，果然是我們的瀏覽器進程向族。
C:\Users\mao> netstat -ano | findstr "443"
協(xié)議 本地地址 外部地址 狀態(tài) PID
TCP 192.168.1.107:63223 14.215.177.38:443 ESTABLISHED 10900
C:\Users\mao>tasklist | findstr "10900"
QQBrowser.exe 10900 Console 1 205,232 K
經(jīng)過上述步驟呵燕，我們也可以知道，瀏覽器的每一個標簽頁其實就是一個進程件相，都會分配一個端口再扭，基于 TCP 協(xié)議來與互聯(lián)網(wǎng)進行通信氧苍。
然后我們啟動一個 Web 項目，訪問端口設(shè)置為 9000泛范，即進程 9180 正在監(jiān)聽 9000端口候引，此時外部地址為 0.0.0.0:0，說明沒有人與當前端口建立網(wǎng)絡(luò)連接敦跌，再去查一下 9180 進程，恰好是我們的 java 進程逛揩。
C:\Users\mao>netstat -ano | findstr "9000"
協(xié)議 本地地址 外部地址 狀態(tài) PID
TCP 0.0.0.0:9000 0.0.0.0:0 LISTENING 9180
TCP [::]:9000 [::]:0 LISTENING 9180
然后使用瀏覽器訪問 localhost:9000柠傍，進程 9180 使用 9000 端口與外部地址 [::1]:49474 建立了連接，狀態(tài)為 ESTABLISHED辩稽；進程 10900 使用 49474 端口與外部地址 [::1]:9000 建立了連接惧笛，說人話就是本機的 java進程9180 使用 9000 端口與瀏覽器進程 10900 端口建立了連接。為什么會建立兩條連接呢逞泄？
C:\Users\mao>netstat -ano | findstr "9000"
協(xié)議 本地地址 外部地址 狀態(tài) PID
TCP 0.0.0.0:9000 0.0.0.0:0 LISTENING 9180
TCP [::]:9000 [::]:0 LISTENING 9180
TCP [::1]:9000 [::1]:49474 ESTABLISHED 9180
TCP [::1]:9000 [::1]:49547 ESTABLISHED 9180
TCP [::1]:49474 [::1]:9000 ESTABLISHED 10900
TCP [::1]:49475 [::1]:9000 TIME_WAIT 0
TCP [::1]:49547 [::1]:9000 ESTABLISHED 10900
然后再使用瀏覽器訪問192.168.1.107:9000患整，也會訪問到前面的 web項目，可以看到本機的 java進程9180 使用 9000 端口與瀏覽器進程 8084 使用49740端口建立了連接喷众。
C:\Users\mao>netstat -ano | findstr "9000"
協(xié)議 本地地址 外部地址 狀態(tài) PID
TCP 0.0.0.0:9000 0.0.0.0:0 LISTENING 9180
TCP 192.168.1.107:9000 192.168.1.107:49740 ESTABLISHED 9180
TCP 192.168.1.107:49740 192.168.1.107:9000 ESTABLISHED 8084
TCP 的三次握手與四次揮手參考《碼出高效》1.5章節(jié)各谚。
1.5 應(yīng)用層
通過傳輸層的 tcp 協(xié)議可以傳輸數(shù)據(jù)，接收到數(shù)據(jù)后到千，怎么解析昌渤？比如郵件如何發(fā)送如何解析，網(wǎng)頁如何請求如何解析憔四，針對不同的數(shù)據(jù)類型膀息，需要定義不同的應(yīng)用層協(xié)議。
HTTP 協(xié)議就是網(wǎng)頁傳輸?shù)膮f(xié)議了赵，GET http://localhost:8080?k1=v1&k2=v2 http-1.1 潜支，返回 200 ，說明訪問成功柿汛。以上其實就是 HTTP 協(xié)議冗酿。
參考文檔
2021年3月25日12:00:52
后面根據(jù)參考文檔補充網(wǎng)絡(luò)部分的筆記。
