一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

時(shí)代不同了，大家現(xiàn)在生活都好了，家家戶戶基本都有電腦，而且我們都習(xí)慣了使用電腦辦公，打打游戲，聊聊天等等。那我們一起來(lái)想一個(gè)場(chǎng)景：如果沒(méi)有了網(wǎng)絡(luò)，我們是不是就不能使用電腦進(jìn)行聊天了呀。那網(wǎng)絡(luò)到底是如何幫助我們來(lái)完成網(wǎng)絡(luò)聊天的？下面我就跟大家聊聊計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)到底是怎么回事兒。

了解我的讀者都知道，我習(xí)慣先用自己的語(yǔ)言解釋，后說(shuō)官方定義。這回我和以往反著來(lái)，先說(shuō)官方定義，再解釋：

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由通信介質(zhì)將地理位置不同的且相互獨(dú)立的計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信與資源共享。

我們假設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立且毫不相關(guān)的計(jì)算機(jī)，一臺(tái)在青海，一臺(tái)在河南，想要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸(聊天)，沒(méi)網(wǎng)是不行的。這個(gè)網(wǎng)指的就是互聯(lián)網(wǎng)( Internet )。這個(gè) Internet 它是一個(gè)通信協(xié)議。什么是協(xié)議？打個(gè)比方，就好比我們打電話，在中國(guó)，中國(guó)有十幾億人，地大物博，全國(guó)各地都有自己的方言，還有些地方使用自己的民族語(yǔ)言，這時(shí)候想要良好的溝通就必須使用一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，就是普通話。大家都講普通話，溝通起來(lái)就沒(méi)有問(wèn)題了。那如果是不同國(guó)家進(jìn)行溝通呢？我們可以選擇使用英語(yǔ)進(jìn)行交流，那英語(yǔ)就是全世界國(guó)家通用的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)就好比是分布在全世界各個(gè)角落的人，計(jì)算機(jī)之間通話也要找一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是 Internet 標(biāo)準(zhǔn)，又叫做 Internet 協(xié)議。

二、網(wǎng)絡(luò)介紹及隔壁老王的故事

先給大家講一個(gè)虛構(gòu)版隔壁老王的故事：

有一個(gè)人叫隔壁老王，他有一個(gè)愛好就是看電影。有一天，這個(gè)隔壁老王想看一部電影，可是電腦里面存儲(chǔ)的電影太多了，他費(fèi)了老大勁才從里面找到，覺(jué)得很不爽。于是他想，我能不能把所有電影做個(gè)分類，把同一種類型的電影放在同一個(gè)文件夾下，然后把所有的文件夾整合在一起，自己寫個(gè)瀏覽器軟件，把文件夾信息放到瀏覽器上，到時(shí)候找電影的時(shí)候就好找了，只要找到相應(yīng)的文件夾直接點(diǎn)進(jìn)去就能找到電影了。老王說(shuō)干就干，沒(méi)多久就把所有的文件夾整理好了，然后把所有文件夾放到同一個(gè)頁(yè)面上，到時(shí)候他想點(diǎn)哪個(gè)就點(diǎn)哪個(gè)，So easy!（那些網(wǎng)站可能就是這樣來(lái)的）。

這回出來(lái)一個(gè)新人物，就叫小王吧(不是小王八)，老王就是住在小王隔壁，有一天小王看到老王電腦上有那么多電影，就跟老王商量，能不能在他電腦上也弄個(gè)跟老王一樣的，讓他也看看。老王也不是個(gè)小氣的人，好東西就是要分享的嘛，想都沒(méi)想就答應(yīng)了，給小王說(shuō)在你電腦上插根線接到我電腦上，然后下載我這個(gè)軟件，直接訪問(wèn)我的電腦就行了。小王很高興，他馬上回家按老王說(shuō)的做，沒(méi)多久他的電腦上也能看老王電腦上的東西了。有了小王，就還會(huì)有小張，小李，互相插根網(wǎng)線，他們都能互相共享電影了。這樣，局域網(wǎng)也就產(chǎn)生了，就比如在一個(gè)公司或者一個(gè)學(xué)校用的網(wǎng)絡(luò)，都稱為局域網(wǎng)。那學(xué)校有很多呀，不同的學(xué)校用的局域網(wǎng)是不同的，不同的城市也有不同的局域網(wǎng)，以局域網(wǎng)為單位，散布在一個(gè)區(qū)或一個(gè)城市的各個(gè)局域網(wǎng)加一起叫城域 網(wǎng)，然后全世界所有城市的城域網(wǎng)加一起就叫廣域網(wǎng)。

過(guò)了一段時(shí)間，老王去小王家，看到小王電腦里的電影比自己的還多，而且還好看，然后老王跟小王說(shuō)，把你的這些電影給我一份吧，我也想看看。不用想，小王肯定立馬答應(yīng)了，說(shuō)你自己弄吧，想看哪個(gè)隨便看。姜還是老的辣，老王想到一個(gè)好辦法，他跟小王說(shuō)，我再找一臺(tái)電腦，把我倆電腦上的資源全部放到那臺(tái)電腦里，我倆只要在那個(gè)電腦上插根線連到自己電腦上，就都能訪問(wèn)那臺(tái)電腦上的東西了，這樣豈不是很方便。小王一拍腦門，呀！我咋就沒(méi)想到，那還不趕緊的。老王另外找了一臺(tái)電腦，然后他倆把自己的電腦和那臺(tái)電腦用線連起來(lái)，再把自己電腦里的所有資源全傳進(jìn)那臺(tái)電腦中，最后他倆就能共享資源了。（那臺(tái)電腦就是服務(wù)器）

總結(jié)一下就是：

網(wǎng)絡(luò)按地域分類：根據(jù)參照物不同、類型不同分為

局域網(wǎng)：一個(gè)公司、一個(gè)家庭、一個(gè)學(xué)校······

城域網(wǎng)：一個(gè)地區(qū)、一個(gè)城市······

廣域網(wǎng)：一個(gè)國(guó)家、全世界······

三、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是如何分布和設(shè)計(jì)的

我在上面說(shuō)了 Internet 協(xié)議，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議按照功能的不同，分為 osi 七層， tcp / ip 五層， tcp / ip 四層協(xié)議。如下圖：

osi 的七層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的概念清楚，理論也比較完善，但它既復(fù)雜又不實(shí)用， ISO 制定的 osi 協(xié)議參考模型的過(guò)于龐大、復(fù)雜招致了許多批評(píng)。于此對(duì)照，由技術(shù)人員自己開發(fā)的 TCP / IP 協(xié)議獲得了更為廣泛的應(yīng)用。因此，我們只需要弄明白 TCP / IP 五層協(xié)議 就能了解和明白計(jì)算機(jī)最底層的通信是怎么回事。

四、TCP/IP五層協(xié)議

如圖，從最下方的物理層到最上方的應(yīng)用層，對(duì)于我們用戶而言，最直接的是應(yīng)用層。從上到下每一層都依賴于下一層，所以我從最下一層開始給大家講解：

注意：每一層都運(yùn)行著一個(gè)特定的協(xié)議，共同組合成互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議

一、物理層

物理層主要是由雙絞線、光纜、電纜、無(wú)線電波組成，其作用很簡(jiǎn)單，就是連接不同的計(jì)算機(jī)，并傳遞底層電信號(hào)，高電壓：1 ，低電壓：0 。

二、數(shù)據(jù)鏈路層

我們從物理層上接收或者發(fā)送單純的 0 、 1 是沒(méi)有意義的，為什么呢？想想哈，我想給女朋友發(fā)送一句話：“你好漂亮”，那我們要把“你好漂亮”轉(zhuǎn)換成 01 之后，交給網(wǎng)卡，網(wǎng)卡就懵逼了，發(fā)給誰(shuí) ？？？不知道。那怎么辦？必須要確定數(shù)據(jù)發(fā)給誰(shuí)。就像我們的快遞一樣，是不是在外層包裝上有商家地址和個(gè)人地址，這樣我們不管是發(fā)還是收，都能準(zhǔn)確定位了。網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)也一樣，我們就在數(shù)據(jù)前面加上目標(biāo)地址，為了能接收到回信，也要把自己的地址也加上。但是，如果數(shù)據(jù)和地址放在一起，又亂了，比如，我給你一堆 01 ，1010101000101010101 ，你也分不清哪里是數(shù)據(jù)，哪里是地址。這時(shí)我們就要對(duì)要發(fā)送的 01 進(jìn)行分組，規(guī)定前面 xxx 位是地址，后面 xxx 位是數(shù)據(jù)，并且，大家想互相都能通信，就必須都遵守這樣的規(guī)則(協(xié)議)，這個(gè)協(xié)議叫以太網(wǎng)協(xié)議。在以太網(wǎng)協(xié)議出現(xiàn)之前，各個(gè)公司都有自己的分組規(guī)則，后來(lái)都統(tǒng)一使用以太網(wǎng)協(xié)議了。

以太網(wǎng)協(xié)議規(guī)定：一組電信號(hào)構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)包，叫幀，每一幀分為報(bào)頭( head )和數(shù)據(jù)( data ) 兩部分。

報(bào)頭(head)：固定 18 個(gè)字節(jié)

發(fā)送者/源地址：6 個(gè)字節(jié)

接收者/目標(biāo)地址：6 個(gè)字節(jié)

數(shù)據(jù)類型：6 個(gè)字節(jié) 數(shù)據(jù)( data ):最短 46 個(gè)字節(jié)，最長(zhǎng) 1500 字節(jié) 數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容(發(fā)送給女朋友的話/快遞貨物)

以太網(wǎng)協(xié)議中的地址叫 MAC 地址， MAC 地址是每臺(tái)計(jì)算機(jī)唯一的物理地址，是被寫在網(wǎng)卡上的。以太網(wǎng)協(xié)議規(guī)定，每一臺(tái)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備必須要裝有網(wǎng)卡，負(fù)責(zé)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的設(shè)備，發(fā)送端和接收端的地址，指的就是網(wǎng)卡的地址，即 MAC 地址。

MAC地址

MAC 地址是每個(gè)網(wǎng)卡在出廠的時(shí)候，由各個(gè)廠商直接燒錄在網(wǎng)卡上的，而且，這個(gè)地址必須是全世界唯一的。MAC 地址是由 12 位 16 進(jìn)制的數(shù)字表示(前六位是廠商編號(hào)，后六位是流水線號(hào))，這樣不同的廠商之間就不會(huì)產(chǎn)生沖突了，自己生產(chǎn)自己的就好了。

交換機(jī)

在這給大家介紹一個(gè)東西，我們說(shuō)兩個(gè)電腦要通信要先連根線，但是如果電腦多了之后，電腦間通信連的線也就多了，這樣太亂了，我介紹的這個(gè)東西就是交換機(jī)，它是負(fù)責(zé)組件局域網(wǎng)，研究的是 MAC 地址，它有什么用你看下面中的接口就知道了

有了 MAC 地址，以太網(wǎng)就可以進(jìn)行工作了.理論上講，我們可以和世界上的每一臺(tái)連接了互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信了，此時(shí)通信的方案是：廣播

廣播

廣播又是怎么一回事？其實(shí)廣播的方式很原始，基本通信就是靠吼。就像你想跟女朋友求婚一樣，你會(huì)大喊：“ xxx ，嫁給我吧”，旁邊能聽到這句話的人有很多，但是只有你女朋友會(huì)回復(fù)你。其他人會(huì)把你當(dāng)傻D一樣看待。沒(méi)錯(cuò)，廣播就是這樣進(jìn)行通信的。首先組織好了一個(gè)數(shù)據(jù)包之后，把這個(gè)數(shù)據(jù)包通過(guò)電信號(hào)發(fā)出去，這時(shí)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上所有的人都會(huì)收到你發(fā)的這條數(shù)據(jù)，然后看看這個(gè)數(shù)據(jù)是不是自己的。如果不是就當(dāng)他不存在，如果是，就接收。雖然效率低點(diǎn)，但畢竟能通信了。

廣播帶來(lái)什么問(wèn)題呢？如果是在一個(gè)小的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境里。比方說(shuō)，你們宿舍幾個(gè)人，一起玩 CS ，沒(méi)問(wèn)題，你喊一嗓子，你室友也能回應(yīng)你，也就效率低點(diǎn)。但是如果你連接到全世界的互聯(lián)網(wǎng)上，還使用廣播的方式來(lái)通信，就不是效率問(wèn)題了，而是一個(gè)巨大的通信災(zāi)難。全世界 60 多億人，每個(gè)人吼一嗓子，每個(gè)人發(fā)送一條信息，那每個(gè)人都會(huì)收到 60 多億條信息，網(wǎng)絡(luò)瞬間癱瘓，這種問(wèn)題被稱為廣播風(fēng)暴，那如何解決呢？

三、網(wǎng)絡(luò)層

首先，我們要了解一個(gè)事情，世界大網(wǎng)絡(luò)(廣域網(wǎng))是由一個(gè)一個(gè)的互相隔離的小型局域網(wǎng)(子網(wǎng))組成的，不同的局域網(wǎng)之間使用路由來(lái)連接。

路由器

上面說(shuō)的交換機(jī)是負(fù)責(zé)組建局域網(wǎng)，研究的是 MAC 地址，而路由器是負(fù)責(zé)組件廣域網(wǎng)，研究的是 IP 地址，這個(gè) IP 地址下面我再解釋。