Day36 网络概述、IP划分、网络模型

文章目录

• • 网络发展史
  • 局域网和广域网
  • • 局域网（LAN）
    • 广域网（Wan）
  • 光猫
  • 路由器
• IP地址
• • 基本概念
  • 地址划分
  • 特殊地址（后续编程使用）
  • IP地址转换
  • 端口
  • 字节序
• 网络模型
• • 网络模型
  • OSI模型（了解）
  • TCP/IP模型（重点）
  • TCP/UDP
  • • TCP
    • UDP

#概述

网络发展史

https://zhidao.baidu.com/question/244362751.html
ARPnet–Internet–移动互联网–物联网–AI

局域网和广域网

局域网（LAN）

局域网的缩写是LAN，local area network，顾名思义，是个本地的网络，只能实现小范围短距离的网络通信。我们的家庭网络是典型的局域网。电脑、手机、电视、智能音箱、智能插座都连在路由器上，可以互相通信。局域网，就像是小区里的道路，分支多，连接了很多栋楼。

广域网（Wan）

广域网（Wide Area Network）是相对局域网来讲的，局域网的传输距离比较近，只能是一个小范围的。如果需要长距离的传输，比如某大型企业，总部在北京，分公司在长沙，局域网是无法架设的。广域网，就像是大马路，分支可能少，但类型多，像国道、省道、高速、小道等，连接了很多大的局域网。

这时需要其它的解决方案。
第一，通过因特网，只需要办一根宽带，就实现了通信，非常方便，现在的宽带价格也比较便宜。
第二，通过广域网专线。
所以为了数据安全，不能连接因特网，需要用一条自己的专用线路来传输数据，这条线路上只有自己人，不会有其他人接入，且距离很远，这个网络就叫 “广域网”。

光猫

光猫是一种类似于基带modem（数字调制解调器）的设备，和基带modem不同的是接入的是光纤专线，是光信号。用于广域网中光电信号的转换和接口协议的转换，接入路由器，是广域网接入。

路由器

用于连接局域网和外网
路由器需要区分WAN口和LAN口，WAN口是接外网的（从Modem出来的或者从上一级路由器出来的），LAN口是接内网的，现在路由器都带无线功能，本质上无线接入就是LAN。

IP地址

基本概念

●IP地址是Internet中主机的标识
●Internet中的主机要与别的机器通信必须具有一个IP地址
●IP地址为32位（IPv4）或者128位（IPv6）
●表示形式：常用点分十进制，如192.168.1.109，最后都会转换为一个32位的无符号整数。

地址划分

主机号的第一个和最后一个都不能被使用，第一个作为网段号，最后一个作为广播地址。
A类：1.0.0.1~126.255.255.254
B类：128.0.0.1~191.255.255.254
C类：192.0.0.1~223.255.255.254
D类（组播地址）：224.0.0.1~239.255.255.254

网段号的定义：主机位全为0，代表当前设备所处的网段号
这个需要结合子网掩码来计算，子网掩码规定了哪些是网络号，哪些是主机号
如果子网掩码位是1，那么当前为就是网络号，如果是0，那么当前位是主机号
网段号=IP&子网掩码

特殊地址（后续编程使用）

0.0.0.0：在服务器中，0.0.0.0指的是本机上的所有IPV4地址，如果一个主机有两个IP地址，192.168.1.1 和 10.1.2.1，并且该主机上的一个服务监听的地址是0.0.0.0,那么通过两个ip地址都能够访问该服务。在程序里，用宏定义表示：INADDR_ANY
127.0.0.1：回环地址/环路地址，所有发往该类地址的数据包都应该被loop back。仅作为测试使用，只能实现本机上通信。

IP地址转换

实现了人看的IP（192.168.1.155）和机器内部使用（32位的无符号的整数）的实际IP进行转换。

struct in_addr {uint32_t s_addr;}; //从人看的ip地址转为机器使用的32位typedef uint32_t in_addr_t;in_addr_t inet_addr(const char *cp);//从机器到人char *inet_ntoa(struct in_addr in);

例子：
给定一个IP地址，转换为机器的32位无符号整数，然后打印。
打印完后，再转回给人看的IP地址，再打印。

#include #include #include #include int main(int argc, char const *argv[]){//把人看的转成机器要的,192.168.0.109char ip[64] = "192.168.0.109";in_addr_t ip32 = inet_addr(ip);printf("ip = 0x%x\n", ip32);//0x6d00a8c0//把机器的转成人看struct in_addr in;in.s_addr = ip32;char *p = inet_ntoa(in); printf("p = %s\n", p);//0x6d00a8c0return 0;}

端口

●为了区分一台主机接收到的数据包应该转交给哪个进程来进行处理，使用端口号来区
●TCP端口号与UDP端口号独立
●端口号一般由IANA (Internet Assigned Numbers Authority) 管理
●端口用两个字节来表示–USHORT
●端口指定需要统一为网络字节序（大端）
众所周知端口：1-1023（1_{255之间为众所周知端口，256}1023端口通常由UNIX系统占用）
注册端口：1024-49151（尽量用5000以上的）
动态或私有端口：49152-65535

字节序

网络中传输一字节以上的带类型的数据（比如short、int），必须使用网络字节序，即大端字节序。
小端序（little-endian） – 低序字节存储在低地址
大端序（big-endian）- 高序字节存储在低地址
面试题：写一个函数，判断当前主机的字节序？

int checkCPU(){union w{short a;char b;}c;c.a = 1;return (c.b == 1);}

主机字节序到网络字节序

uint16_t htons(uint16_t hostshort);

网络字节序到主机字节序

uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

网络模型

网络模型

●网络采用分而治之的方法设计，将网络的功能划分为不同的模块，以分层的形式有机组合在一起。
●每层实现不同的功能，其内部实现方法对外部其他层次来说是透明的。每层向上层提供服务，同时使用下层提供的服务
●网络体系结构即指网络的层次结构和每层所使用协议的集合
●两类非常重要的体系结构：OSI与TCP/IP

OSI模型（了解）

●OSI模型是一个理想化的模型，尚未有完整的实现
●OSI模型共有七层
●OSI现阶段只用作教学和理论研究

TCP/IP模型（重点）

网络接口和物理层：屏蔽硬件差异（驱动），向上层提供统一的操作接口。
网络层：提供端对端的传输，可以理解为通过IP寻址机器。
传输层：决定数据交给机器的哪个任务（进程）去处理，通过端口寻址
应用层：应用协议和应用程序的集合

OSI和TCP/IP模型对应关系图

TCP/UDP

TCP

TCP（即传输控制协议）：是一种面向连接的传输层协议，它能提供高可靠性通信(即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信)。
适用场景
适合于对传输质量要求较高的通信
在需要可靠数据传输的场合，通常使用TCP协议
登录账户、文件传输等

UDP

UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议，是不可靠的无连接的协议。在数据发送前，不需要进行连接，可以进行高效率的数据传输。
适用场景
发送小尺寸数据（如对DNS服务器进行IP地址查询时）
适合于广播/组播式通信中。
音频、视频聊天等