計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之什么是網(wǎng)絡(luò)（一）？

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之什么是網(wǎng)絡(luò)（一）

• 什么是網(wǎng)絡(luò)？

• 網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)現(xiàn)：tcp/ip協(xié)議
  

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什么是網(wǎng)絡(luò)？ 

    所謂網(wǎng)絡(luò)，就是通過一定的形式連接起來的物體，物體與物體之間可以實(shí)現(xiàn)通信。

    比如這樣的，就稱為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。它可以實(shí)現(xiàn)計算機(jī)之間的通信。

    抑或是這樣的，就被稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它可以通過生物的突觸進(jìn)行信號通信。最近深度學(xué)習(xí)，人工智能大量運(yùn)用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工作機(jī)制。

    抑或是這樣的，就被稱為物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。它可以實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，想想還有點(diǎn)小激動呢，不知是福是禍。

    只要是你能想到的，可以通過一定形式連接起來的，都能被稱為網(wǎng)絡(luò)。阿貓阿狗也可以構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，我們或許可以通過神奇的仿生技術(shù)，將阿貓阿狗互聯(lián)，讓它們實(shí)現(xiàn)通信溝通無障礙，這不就是萬物語言互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)嘛。好期待這一天的到來。

1. 神奇的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

    1.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的三種通信方式        
        什么是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，想必你也知道，就是計算機(jī)與計算通信。以下是一些計算機(jī)常用的三種通信方式，你應(yīng)該知道。
            1.單播，即兩臺計算機(jī)通過特有的通道進(jìn)行通信。
            2.廣播，即多臺計算機(jī)在一定的范圍內(nèi)通信(本地子網(wǎng)范圍)，當(dāng)某一計算機(jī)發(fā)送消息，其他所有的計算機(jī)都會受到信息。
            3.組播，即發(fā)送者和接受者可以實(shí)現(xiàn)多種通信方式，這種方式以小組的形式存在，既可以是同一物理網(wǎng)絡(luò)，也可以是不同的物理網(wǎng)絡(luò)。這樣一來，就能極大地提升通信的速率。

    1.2  計算機(jī)通信協(xié)議           
        有沒有想過計算機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)通信的？計算機(jī)通過電，網(wǎng)卡以及網(wǎng)絡(luò)就能夠?qū)崿F(xiàn)全世界通信，這不是很厲害的一件事嗎?人類通信依靠語言，那計算機(jī)自然也通過語言來進(jìn)行通信。那計算的語言是什么呢？其實(shí)計算機(jī)是通過二進(jìn)制這種語言進(jìn)行通信的。那所謂語言，自然遵守一定的規(guī)則，這和人類的語言是一樣的。中國說漢語，美國說英語，動物說動物語，計算機(jī)自然說計算機(jī)語。每種語言都有一定的規(guī)則以及語言，那計算自然也如此。最早的時候，有個很牛逼的組織，滿懷抱負(fù)，準(zhǔn)備給計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信制定一個通信規(guī)則。這個規(guī)則叫做OSI七層模型，這個組織叫做國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）。后來，經(jīng)過偉大的先賢通過不斷地實(shí)踐與摸索，不斷地掉入坑里，再爬出坑里，經(jīng)過了幾番偉大的掙扎，終于制定出了沿用至今的計算機(jī)通信TCP/IP模型。對于這些智者，除了驚嘆和膜拜之外，我們還能做什么呢？有，那就是好好學(xué)習(xí)TCP/IP模型，不能辜負(fù)了智者們智慧的結(jié)晶。

    1.3 OSI和TCP/IP模型          
        如下圖所示，對比了TCP/IP五層模型與OSI模型。不難發(fā)現(xiàn)下四層存在一一對應(yīng)關(guān)系，而OSI的上三層則被包含在應(yīng)用層一層了。TCP/IP五層模型(也有人認(rèn)為是四層，他們將物理層與數(shù)據(jù)鏈路層合為一層。)無疑已經(jīng)成為了國際通用的標(biāo)準(zhǔn)，而OSI模型雖然可靠性更高，但由于層次較多，實(shí)施起來困難重重，不符合實(shí)際情況，所以到現(xiàn)在就不了了之了。

    各個層次對應(yīng)的功能如下圖。注意下圖是OSI七層模型對應(yīng)的關(guān)系，至于TCP/IP五層模型則只需要把下圖的上三層包含在內(nèi)即可。相信你懂的。

2. TCP/IP五層模型簡介

    計算機(jī)的通信是由底層物理層開始，頂層應(yīng)用層結(jié)束。越底層越接近硬件，越頂層越接近用戶，與用戶打交道。那計算機(jī)是如何一層一層往上爬，通過什么介質(zhì)或者是通過什么協(xié)議走上了人生巔峰(實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連)?下面我將一一道來。

    1.物理層，

        物理是干嘛的？實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳遞，這太復(fù)雜了。其實(shí)就是通過電纜、雙絞線，無線電波等方式連接了起來。就像這樣。

    2.數(shù)據(jù)鏈路層 

        將比特流數(shù)據(jù)成幀，通過MAC地址的方式可以實(shí)現(xiàn)本地網(wǎng)段的計算機(jī)通信。MAC地址是如何實(shí)現(xiàn)本地網(wǎng)段計算機(jī)的通信的呢？這里涉及到了一個ARP協(xié)議，我將在下節(jié)進(jìn)行講解。MAC地址是全球唯一的，鑲嵌到每個網(wǎng)卡上，代表著每臺計算機(jī)獨(dú)一無二的地位。本地網(wǎng)段的計算機(jī)通信，就是通過網(wǎng)卡的MAC地址標(biāo)識的，網(wǎng)卡是這樣的。

    3.網(wǎng)絡(luò)層 

        網(wǎng)絡(luò)層最重要的當(dāng)然是IP了。這么說吧MAC地址只能讓你實(shí)現(xiàn)本地網(wǎng)段通信，但是有了IP后，你就能實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)段的通信了。跨網(wǎng)段通信涉及到了路由設(shè)備，交換機(jī)等。網(wǎng)絡(luò)層也涉及了ARP協(xié)議，RARP協(xié)議，IP協(xié)議以及ICMP協(xié)議。這都會在下一節(jié)進(jìn)行講解。

    4.傳輸層

        傳輸層的功能，就是建立"端口到端口"的通信。有了MAC地址(實(shí)現(xiàn)本地通信)，有了IP地址(實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)段通信)，再加上端口，就能夠同應(yīng)用層的應(yīng)用程序進(jìn)行通信了。你也可以這么理解，端口就是通往應(yīng)用層的接口。傳輸層有TCP,UDP協(xié)議，它們決定了通信的可靠性，決定了與應(yīng)用層通信的方式。兩者各有優(yōu)點(diǎn)，TCP更可靠，UDP更快。

    5.應(yīng)用層

       "應(yīng)用層"的作用，就是規(guī)定應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)格式。 比如FTP有FTP的數(shù)據(jù)包格式，這也是通過協(xié)議的方式限定了服務(wù)的格式。FTP有FTP協(xié)議，e-mail有SMTP協(xié)議，遠(yuǎn)程連接有SSH協(xié)議，域名解析有DNS協(xié)議。應(yīng)用層就是制定了應(yīng)用程序的協(xié)議。

至此over。本文介紹了什么是網(wǎng)絡(luò)，以及TCP/IP五層模型。感謝您花費(fèi)時間觀看。

作者 Michael
2017 年 4月 30日