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体系结构及其分层
分层的作用（为什么需要网络协议的分层？）
分层最大的好处，类似于面向接口编程：定义好两层间的接口规范，让双方遵循这个规范来对接。在代码中，类似于定义好一个接口，一方为接口的实现类（提供方，提供服务），一方为接口的使用类 （使用方，使用服务）：对于使用方来说，并不关心提供方是如何实现的，只需要使用接口即可对于提供方来说，利用封装的特性，隐藏了实现的细节，只需要开放接口即可。
TCP/IP五层（或四层）模型
TCP/IP
是一组协议的代名词，它还包括许多协议，组成了
TCP/IP
协议簇。TCP/IP
通讯协议采用了
5
层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。应用层
：负责应用程序间沟通，如简单电子邮件传输（
SMTP
）、文件传输协议（
FTP
）、网络远程访问协议（Telnet
）等。我们的网络编程主要就是针对应用层。传输层
：负责两台主机之间的数据传输。如传输控制协议
(TCP)
，能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机。网络层
：负责地址管理和路由选择。例如在
IP
协议中，通过
IP
地址来标识一台主机，并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路（路由）。路由器（Router
）工作在网路层。数据链路层
：负责设备之间的数据帧的传送和识别。例如网卡设备的驱动、帧同步
(
就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始)
、冲突检测
(
如果检测到冲突就自动重发
)
、数据差错校验等工作。有以太网、令牌环网，无线
LAN
等标准。交换机（
Switch
）工作在数据链路层。物理层
：负责光
/
电信号的传递方式。比如现在以太网通用的网线
(
双绞 线
)
、早期以太网采用的的同轴电缆(
现在主要用于有线电视
)
、光纤，现在的
wifi
无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等。集线器（Hub
）工作在物理层。物理层我们考虑的比较少。因此很多时候也可以称为 TCP/IP四层模型。现代互联网中的体系结构演变
客户进程和服务器进程使用TCP/IP协议栈进行通信
功能较强的计算机可同时运行多个服务器进程
封装和分用
不同的协议层对数据包有不同的称谓，在传输层叫做段
(segment)
，在网络层叫做数据报 (datagram)，在链路层叫做帧
(frame)
。应用层数据通过协议栈发到网络上时，每层协议都要加上一个数据首部
(header)
，称为封装(Encapsulation)
。首部信息中包含了一些类似于首部有多长，载荷
(payload)
有多长，上层协议是什么等信息。数据封装成帧后发到传输介质上，到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部，根据首部中的
“
上层协议字段
”
将数据交给对应的上层协议处理。
主机：网络分层从上到下封装
它的操作系统
内核实现了从传输层到物理层的内容，也即是
TCP/IP
五层模型的
下四
层；发送数据报时，发送端主机都需要先根据网络分层从上到下封装：路由器：
它实现了从网络层到物理层，也即是TCP/IP五层模型的下三层；
交换机：MAC地址转换表+转发对应端口
交换机工作在数据链路层，交换机内部会记录并维护一张
MAC
地址转换表
：1. MAC
地址转换表主要记录
MAC
地址与端口之间的映射
。（端口指交换机后边的物理端口）2.
主机连接到交换机，及主机发送数据的时候，交换机可以学习并记录该主机
MAC
地址与端口信息。3.
交换机接收到数据报以后，在
MAC
地址转换表中，通过目的
MAC
查找到对应的端口，则目的主机 为该端口相连接的主机。只需要将数据报转发到对应端口
上即可。4.
以下是使用
MAC
地址转换表，通过目的
MAC
能找到对应端口的情况；如果找不到，交换机设置数 据报目的MAC
为广播地址
FF:FF:FF:FF:FF:FF
，发送到其他所有端口，目的主机返回响应后，交换机 再记录该主机MAC
与端口的映射信息。
集线器：
集线器是工作在物理层的网络设备，发送到集线器的任何数据，都只是简单的将数据复制并转发到其他
所有端口
。（端口指集线器后边的物理端口）注意这里说的是传统意义上的交换机和路由器，也称为二层交换机（工作在
TCP/IP
五层模型的下两层）、三层路由器（工作在TCP/IP
五层模型的下三层）。随着现在网络设备技术的不断发展，也出现了很多
3
层或
4
层交换机，
4
层路由器。我们说的网络设备都是传统意义上的交换机和路由器。
网络初识
广域网的连接方式
广域网，即
Wide Area Network
，简称
WAN
。通过路由器，将多个局域网连接起来，在物理上组成很大范围的网络，就形成了广域网。广域网内部的局域网都属于其子网。所谓 “局域网” 和 “广域网” 只是一个相对的概念。比如，我们有 “天朝特色” 的广域网，也可以看做一个比较大的局域网。局域网的连接方式
局域网，即
Local Area Network
，简称
LAN
。Local
即标识了局域网是本地，局部组建的一种私有网络。局域网内的主机之间能方便的进行网络通信，又称为内网；局域网和局域网之间在没有连接的情况下， 是无法通信的。局域网组建网络的方式有很多种：（
1
）基于网线直连：（
2
）基于集线器组建
（
3
）基于交换机组建
（
4
）基于交换机和路由器组建
在
TCP/IP
协议中，用五元组来标识一个网络通信：1. 源
IP
：标识源主机2. 源端口号：标识源主机中该次通信发送数据的进程3. 目的
IP
：标识目的主机4. 目的端口号：标识目的主机中该次通信接收数据的进程5. 协议号：标识发送进程和接收进程双方约定的数据格式五元组在网络通信中的作用，类似于发送快递：
源IP地址，源端口，目的IP地址，目的端口，和传输层协议这五个量组成的一个集合。 例如：192.168.1.1 10000 TCP 121.14.88.76 80 就构成了一个五元组。其意义是，一个IP地址为192.168.1.1的终端通过端口10000，利用TCP协议，和IP地址为121.14.88.76，端口为80的终端进行连接
五元组能够区分不同会话，并且对应的会话是唯一的。
可以在cmd中，输入 netstat –ano 查看网络数据传输中的五元组信息：
如果需要过滤（一般是通过端口号或进程PID过滤），可以使用 netstat –ano | findstr 过滤字符串
IP地址
IP
地址主要用于标识网络主机、其他网络设备（如路由器）的网络地址。简单说，
IP
地址用于定位主机
的网络地址
。IP
地址是一个
32
位的二进制数，通常被分割为
4
个
“8
位二进制数
”
（也就是
4
个字节），如：01100100.00000100.00000101.00000110
。通常用
“
点分十进制
”
的方式来表示，即
a.b.c.d
的形式（
a,b,c,d
都是
0~255
之间的十进制整数）。如：100.4.5.6。端口号
在网络通信中，
IP
地址用于标识主机网络地址，端口号可以标识主机中发送数据、接收数据的进程。简单说：端口号用于定位主机中的进程
。端口号是
0~65535
范围的数字，在网络通信中，进程可以通过绑定一个端口号，来发送及接收网络数据。注意事项
两个不同的进程，不能绑定同一个端口号，但一个进程可以绑定多个端口号知名协议的默认端口
系统端口号范围为
0 ~ 65535
，其中：
0 ~ 1023
为
知名端口号
，这些端口预留给服务端程序绑定广泛使用的应用层协议，如：22端口：预留给
SSH
服务器绑定
SSH
协议21端口：预留给
FTP
服务器绑定
FTP
协议23端口：预留给
Telnet
服务器绑定
Telnet
协议80端口：预留给
HTTP
服务器绑定
HTTP
协议443端口：预留给
HTTPS
服务器绑定
HTTPS
协议需要补充的是：以上只是说明
0 ~ 1023
范围的知名端口号用于绑定知名协议，但某个服务器也可以使用其他
1024 ~ 65535 范围内的端口来绑定知名协议。
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