計算機網絡之什么是網絡（一）？

計算機網絡之什么是網絡（一）

• 什么是網絡？

• 網絡通信的實現：tcp/ip協議
  

• 使用Wireshark抓包分析tcp/ip協議棧

  
  

什么是網絡？ 

    所謂網絡，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現通信。

    比如這樣的，就稱為計算機網絡。它可以實現計算機之間的通信。

    抑或是這樣的，就被稱為神經網絡。它可以通過生物的突觸進行信號通信。最近深度學習，人工智能大量運用了神經網絡的工作機制。

    抑或是這樣的，就被稱為物聯網絡。它可以實現萬物互聯，想想還有點小激動呢，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，都能被稱為網絡。阿貓阿狗也可以構成網絡，我們或許可以通過神奇的仿生技術，將阿貓阿狗互聯，讓它們實現通信溝通無障礙，這不就是萬物語言互聯網絡嘛。好期待這一天的到來。

1. 神奇的計算機網絡

    1.1 計算機網絡的三種通信方式        
        什么是計算機網絡，想必你也知道，就是計算機與計算通信。以下是一些計算機常用的三種通信方式，你應該知道。
            1.單播，即兩臺計算機通過特有的通道進行通信。
            2.廣播，即多臺計算機在一定的范圍內通信(本地子網范圍)，當某一計算機發送消息，其他所有的計算機都會受到信息。
            3.組播，即發送者和接受者可以實現多種通信方式，這種方式以小組的形式存在，既可以是同一物理網絡，也可以是不同的物理網絡。這樣一來，就能極大地提升通信的速率。

    1.2  計算機通信協議           
        有沒有想過計算機是如何實現通信的？計算機通過電，網卡以及網絡就能夠實現全世界通信，這不是很厲害的一件事嗎?人類通信依靠語言，那計算機自然也通過語言來進行通信。那計算的語言是什么呢？其實計算機是通過二進制這種語言進行通信的。那所謂語言，自然遵守一定的規則，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，計算機自然說計算機語。每種語言都有一定的規則以及語言，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，準備給計算機網絡通信制定一個通信規則。這個規則叫做OSI七層模型，這個組織叫做國際標準化組織（ISO）。后來，經過偉大的先賢通過不斷地實踐與摸索，不斷地掉入坑里，再爬出坑里，經過了幾番偉大的掙扎，終于制定出了沿用至今的計算機通信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，那就是好好學習TCP/IP模型，不能辜負了智者們智慧的結晶。

    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。不難發現下四層存在一一對應關系，而OSI的上三層則被包含在應用層一層了。TCP/IP五層模型(也有人認為是四層，他們將物理層與數據鏈路層合為一層。)無疑已經成為了國際通用的標準，而OSI模型雖然可靠性更高，但由于層次較多，實施起來困難重重，不符合實際情況，所以到現在就不了了之了。

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

2. TCP/IP五層模型簡介

    計算機的通信是由底層物理層開始，頂層應用層結束。越底層越接近硬件，越頂層越接近用戶，與用戶打交道。那計算機是如何一層一層往上爬，通過什么介質或者是通過什么協議走上了人生巔峰(實現網絡互連)?下面我將一一道來。

    1.物理層，

        物理是干嘛的？實現二進制數據傳遞，這太復雜了。其實就是通過電纜、雙絞線，無線電波等方式連接了起來。就像這樣。

    2.數據鏈路層 

        將比特流數據成幀，通過MAC地址的方式可以實現本地網段的計算機通信。MAC地址是如何實現本地網段計算機的通信的呢？這里涉及到了一個ARP協議，我將在下節進行講解。MAC地址是全球唯一的，鑲嵌到每個網卡上，代表著每臺計算機獨一無二的地位。本地網段的計算機通信，就是通過網卡的MAC地址標識的，網卡是這樣的。

    3.網絡層 

        網絡層最重要的當然是IP了。這么說吧MAC地址只能讓你實現本地網段通信，但是有了IP后，你就能實現跨網段的通信了。跨網段通信涉及到了路由設備，交換機等。網絡層也涉及了ARP協議，RARP協議，IP協議以及ICMP協議。這都會在下一節進行講解。

    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(實現本地通信)，有了IP地址(實現跨網段通信)，再加上端口，就能夠同應用層的應用程序進行通信了。你也可以這么理解，端口就是通往應用層的接口。傳輸層有TCP,UDP協議，它們決定了通信的可靠性，決定了與應用層通信的方式。兩者各有優點，TCP更可靠，UDP更快。

    5.應用層

       "應用層"的作用，就是規定應用程序的數據格式。 比如FTP有FTP的數據包格式，這也是通過協議的方式限定了服務的格式。FTP有FTP協議，e-mail有SMTP協議，遠程連接有SSH協議，域名解析有DNS協議。應用層就是制定了應用程序的協議。

至此over。本文介紹了什么是網絡，以及TCP/IP五層模型。感謝您花費時間觀看。

作者 Michael
2017 年 4月 30日