计算机网络之什么是网络（一）？

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计算机网络之什么是网络（一）

• 什么是网络？

• 网络通信的实现：tcp/ip协议

• 使用Wireshark抓包分析tcp/ip协议栈

什么是网络？ 

    所谓网络，就是通过一定的形式连接起来的物体，物体与物体之间可以实现通信。

    比如这样的，就称为计算机网络。它可以实现计算机之间的通信。

    抑或是这样的，就被称为神经网络。它可以通过生物的突触进行信号通信。最近深度学习，人工智能大量运用了神经网络的工作机制。

    抑或是这样的，就被称为物联网络。它可以实现万物互联，想想还有点小激动呢，不知是福是祸。

    只要是你能想到的，可以通过一定形式连接起来的，都能被称为网络。阿猫阿狗也可以构成网络，我们或许可以通过神奇的仿生技术，将阿猫阿狗互联，让它们实现通信沟通无障碍，这不就是万物语言互联网络嘛。好期待这一天的到来。

1. 神奇的计算机网络

    1.1 计算机网络的三种通信方式        
        什么是计算机网络，想必你也知道，就是计算机与计算通信。以下是一些计算机常用的三种通信方式，你应该知道。
            1.单播，即两台计算机通过特有的通道进行通信。
            2.广播，即多台计算机在一定的范围内通信(本地子网范围)，当某一计算机发送消息，其他所有的计算机都会受到信息。
            3.组播，即发送者和接受者可以实现多种通信方式，这种方式以小组的形式存在，既可以是同一物理网络，也可以是不同的物理网络。这样一来，就能极大地提升通信的速率。

    1.2  计算机通信协议           
        有没有想过计算机是如何实现通信的？计算机通过电，网卡以及网络就能够实现全世界通信，这不是很厉害的一件事吗?人类通信依靠语言，那计算机自然也通过语言来进行通信。那计算的语言是什么呢？其实计算机是通过二进制这种语言进行通信的。那所谓语言，自然遵守一定的规则，这和人类的语言是一样的。中国说汉语，美国说英语，动物说动物语，计算机自然说计算机语。每种语言都有一定的规则以及语言，那计算自然也如此。最早的时候，有个很牛逼的组织，满怀抱负，准备给计算机网络通信制定一个通信规则。这个规则叫做OSI七层模型，这个组织叫做国际标准化组织（ISO）。后来，经过伟大的先贤通过不断地实践与摸索，不断地掉入坑里，再爬出坑里，经过了几番伟大的挣扎，终于制定出了沿用至今的计算机通信TCP/IP模型。对于这些智者，除了惊叹和膜拜之外，我们还能做什么呢？有，那就是好好学习TCP/IP模型，不能辜负了智者们智慧的结晶。

    1.3 OSI和TCP/IP模型          
        如下图所示，对比了TCP/IP五层模型与OSI模型。不难发现下四层存在一一对应关系，而OSI的上三层则被包含在应用层一层了。TCP/IP五层模型(也有人认为是四层，他们将物理层与数据链路层合为一层。)无疑已经成为了国际通用的标准，而OSI模型虽然可靠性更高，但由于层次较多，实施起来困难重重，不符合实际情况，所以到现在就不了了之了。

    各个层次对应的功能如下图。注意下图是OSI七层模型对应的关系，至于TCP/IP五层模型则只需要把下图的上三层包含在内即可。相信你懂的。

2. TCP/IP五层模型简介

    计算机的通信是由底层物理层开始，顶层应用层结束。越底层越接近硬件，越顶层越接近用户，与用户打交道。那计算机是如何一层一层往上爬，通过什么介质或者是通过什么协议走上了人生巅峰(实现网络互连)?下面我将一一道来。

    1.物理层，

        物理是干嘛的？实现二进制数据传递，这太复杂了。其实就是通过电缆、双绞线，无线电波等方式连接了起来。就像这样。

    2.数据链路层 

        将比特流数据成帧，通过MAC地址的方式可以实现本地网段的计算机通信。MAC地址是如何实现本地网段计算机的通信的呢？这里涉及到了一个ARP协议，我将在下节进行讲解。MAC地址是全球唯一的，镶嵌到每个网卡上，代表着每台计算机独一无二的地位。本地网段的计算机通信，就是通过网卡的MAC地址标识的，网卡是这样的。

    3.网络层 

        网络层最重要的当然是IP了。这么说吧MAC地址只能让你实现本地网段通信，但是有了IP后，你就能实现跨网段的通信了。跨网段通信涉及到了路由设备，交换机等。网络层也涉及了ARP协议，RARP协议，IP协议以及ICMP协议。这都会在下一节进行讲解。

    4.传输层

        传输层的功能，就是建立"端口到端口"的通信。有了MAC地址(实现本地通信)，有了IP地址(实现跨网段通信)，再加上端口，就能够同应用层的应用程序进行通信了。你也可以这么理解，端口就是通往应用层的接口。传输层有TCP,UDP协议，它们决定了通信的可靠性，决定了与应用层通信的方式。两者各有优点，TCP更可靠，UDP更快。

    5.应用层

       "应用层"的作用，就是规定应用程序的数据格式。 比如FTP有FTP的数据包格式，这也是通过协议的方式限定了服务的格式。FTP有FTP协议，e-mail有SMTP协议，远程连接有SSH协议，域名解析有DNS协议。应用层就是制定了应用程序的协议。

至此over。本文介绍了什么是网络，以及TCP/IP五层模型。感谢您花费时间观看。

作者 Michael
2017 年 4月 30日