网络通信基础常识

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1、网络通信属于进程间通信

进程间通信的一种方法是使用套接字socket，网络通信其实就是位于网络中不同主机上面的2个进程之间的通信。

2、网络通信的层次

网络通信的层次，即信息流的流动过程。

（1）硬件部分：网卡

（2）操作系统底层：网卡驱动

（3）操作系统API：socket接口

（4）应用层：低级（直接基于socket接口编程）；高级（基于网络通信应用框架库）；更高级（http、网络控件等）

3、网络通信的发展历程

（1）单机阶段

（2）局域网阶段

（3）广域网internet阶段（由一个个局域网互联起来，主要指电脑的有线）

（4）移动互联网阶段（手机、平板等无线上网）

（5）物联网阶段（万物互联）

4、三大网络

电信网、电视网、互联网

5、通信网络的传输媒介

（1）无线传输：WIFI、蓝牙、zigbee、4G/5G/GPRS等；

（2）有线通信：双绞线、同轴电缆、光纤等；

7、网卡芯片

（1）计算机上网必备硬件设备，CPU靠网卡来连接外部网络；

（2）串转并设备；

（3）数据帧封包和拆包；

（4）网络数据缓存和速率适配；

9、路由器

（1）路由器是局域网和外部网络通信的出入口。

（2）路由器将整个internet划分成一个个的局域网，却又互相联通。

（3）路由器对内管理子网（局域网），可以登录路由器，在路由器中设置子网的网段，设置有线端口的IP地址，设置dhcp功能等，因此局域网的IP地址是路由器决定的，它是内网管理者。

（4）路由器对外实现联网，联网方式取决于外部网络（如ADSL拨号上网、宽带帐号、局域网等）。这时候路由器又相当于是更高层级网络的其中一个节点而已。

（5）所以路由器相当于有2个网卡，一个对内做网关、一个对外做节点。

（6）路由器的主要功能是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳路径（路由）并转发出去。

  • 即局域网内的电脑要发到外网的数据包，和外网回复给局域网内的电脑的数据包，都要经过路由器的选择。

（7）路由器技术是网络中最重要技术，决定了网络的稳定性和速度。

10、DNS（Domain Name Service 域名服务）

（1）网络世界的门牌号：IP地址

（2）但IP地址的缺点：难记、不直观

（3）因此IP地址的替代品：域名，譬如www.zhulaoshi.org

（4）DNS服务器就是专门提供域名和IP地址之间的转换的服务的，因此域名要购买的。

（5）访问一个网站的流程

  • 先访问DNS服务器（譬如谷歌的DNS服务器IP地址为8.8.8.8），通过此DNS服务器查询我们要访问的域名对应的IP地址，然后再使用该IP地址访问我们真正要访问的网站。

  • 这个过程被浏览器封装屏蔽，其中使用的就是DNS协议。

（6）浏览器需要DNS服务，而QQ这样的客户端却不需要

  • 因为QQ软件编程时已经知道腾讯服务器的IP地址，因此可以直接IP方式访问服务器

11、DHCP（dynamic host configuration protocl，动态主机配置协议）

（1）每台计算机都需要一个IP地址，且局域网内各电脑IP地址不能重复，否则会地址冲突。

（2）计算机的IP地址可以静态设定，也可以动态分配。

（3）动态分配是局域网内的DHCP服务器来协调的，很多设备都能提供DHCP功能，譬如路由器。

（4）动态分配的优势：方便接入和断开、有限的IP地址得到充分利用。

（5）如果开启DHCP，必须有DHCP服务器。

12、NAT（network address translation，网络地址转换协议）

（1）IP地址分为公网IP（internet范围内唯一的IP地址）和私网IP（内网IP），局域网内的电脑使用的都是私网IP（常用的就是192.168.1.xx）。

（2）网络通信的数据包中包含有目的地址的IP地址。

（3）当局域网中的主机要发送数据包给外网时，路由器要负责将（数据包头中的局域网主机的）内网IP替换为（当前局域网的对外）外网IP，这个过程就叫NAT。

（4）NAT的作用是缓解IPv4的IP地址不够用问题，但只是类似于打补丁的形式，最终的解决方案还是要靠IPv6。

（5）NAT穿透简介；理解p2p下载。（服务器做中介）

（6）不同局域网内的主机的私网IP地址可以相同，比如都是192.169.1.3。

13、IP地址简述

1、IP地址分类（IPv4）

（1）IP地址由32位二进制构成

  • 在网络通信数据包中就是32位二进制，而在人机交互中使用点分十进制方式显示。

（2）IP地址中32位包含2部分：网络地址和主机地址。子网掩码，用来说明网络地址和主机地址各自占多少位。

  • IP地址 = 网络地址 + 主机地址。

  • 网络地址用来表示子网，主机地址用来表示子网中的具体某一台主机的。

  • 譬如可以8位表示网络，24位表示主机；也可以16位表示网络，16位表示主机；14为表示网络，18位表示主机

  • 子网掩码为255.255.255.0时，表示前24位为网络地址，后8位为主机地址，表示这种网络一共最多可以有2^24个，每个这种网络中最多可以有2^8个主机。

  • 子网掩码为255.255.0.0时，表示前16位为网络地址，后16位为主机地址，表示这种网络一共最多可以有2^16个，每个这种网络中最多可以有2^16个主机。

（3）由网络地址和主机地址分别占多少位的不同，将IP地址分为5类，最常用的有3类。

2、三类IP地址

（1）A类。

（2）B类。

（3）C类。

（4）127.0.0.0用来做回环测试loopback

3、如何判断2个IP地址是否在同一子网内？

网络标识 = IP地址 & 子网掩码，如果2个IP地址的网络标识一样，那么就处于同一网络。

示例1

192.168.1.102 & 255.255.255.0 = 192.168.1.0；

192.168.1.253 & 255.255.255.0 = 192.168.1.0；这表明两者处于同一个网段；

示例2

192.168.1.4和192.168.12.5

如果子网掩码是255.255.255.0，那么不在同一网段；

如果子网掩码是255.255.0.0，那么就在同一个网段。

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