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网络发展
人与人之间需要进行通信和合作，之前人们使用计算机算出数据后，将数据拷贝到另一台电脑上，逐渐的，人们希望计算机之间也能够进行通信，特别是类似于贝尔实验室，他们是第一批搭建局域网进行通信的，使得多台计算机连接在一起，完成数据共享。
局域网
局域网（Local Area Network，简称LAN）是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。局域网是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算机组成。
类型：以太网，令牌环网等。
网络协议初识
认识协议
协议是什么？协议就是一种计算机之间的约定。怎么理解这种约定？类似于互相通信的两个人，约定好交流的一种方式，对于计算机来说，就是约定好一种数据格式。
网络分层结构
软件分层
软件分层，类似于main函数中调用一个个面向过程实现的函数，这样他们就是分层的。对于面向对象的语言来说，类之间的继承，也是一种分层。
为什么软件需要分层？层和层之间是松耦合的，可以随时替换和方便维护，例如主函数中调用一个函数，函数返回结果出了错误，我们不需要在主函数中找问题，直接去调用的函数中找。
网络分层
首先提出问题，为什么需要网络协议？他主要解决了什么问题？
在两台计算机进行通信时，会存在这样的几个问题：
- 传输的数据如何识别和使用
- 可靠性问题，传输的数据对吗？有丢失吗？顺序对吗？
- 主机定位问题，如何确保通信的计算机是我想要通信的那一台？
- 数据报局域网转发的问题
而网络协议就是解决这些问题的一种方案，既然是方案，那么就有好方案，也有不好的方案，我们希望的好方案是可扩展，方便维护，所以网络协议就是层状结构的了！层与层之间是松耦合的，可扩展，易于维护。
OSI七层模型
OSI七层模型就是由一个组织提出的网络协议，称为开放式系统互联参考模型，所有操作系统必须遵守这个模型，只有遵守这个网络协议的OS，才能够联网。
网络和OS之间的关系
根据上图我们做进一步解释：物理层在网络中对应着网卡，数据链路层的功能和实现集成在网卡驱动程序中，网络层中的IP协议和传输层中的TCP协议是实现在OS系统内部的，也就是说，网络其实是OS源代码的一部分。
协议有很多，不止TCP和IP，为什么我们单独拿他出来说，并且说网络是OS源代码的一部分？因为TCP协议和IP协议是网络最重要的核心部分，并且他是实现在OS内部的。所以我们说起网络，就是以他们为代表的网络协议栈！
双方必须使用相同的数据结构，这样在经过网络传输，对方一定认识每个字段的大小和含义，这就是约定！
局域网通信
假设在一个局域网内，有5台主机，中间那条线就是物理线路，通过他将五台主机进行连接。当A主机想要向F主机发送信息，那么数据就会通过物理线路变成光电信号发送给F主机，可是，五台主机都连着这条线，其他主机会收到这些光电信号吗？答案是会的，但是B,C,D主机没有收到这些数据啊？
我们来介绍一个东西:Mac地址。
每一个网卡在出厂时，Mac地址就确定了，不能修改，他通常是唯一的，用来识别数据链路层中相连的节点。
（ether：以太网）
当BCDF主机收到A主机发送的光电信号时，通过数据链路层网卡驱动识别，当前主机的Mac地址是不是MacF，是就保留并向上解包和分用，不是则丢弃。
如果A和B同时向D发送消息呢？只有一条物理线路连接，也就是说，他们的数据会发生碰撞，导致谁也收不到，那么以太网是如何处理的呢？采用碰撞避免，如果数据发生碰撞，则发送数据的主机不会再立即发送数据，而是休眠一会，再发送。也就是说，在任何时刻，只允许一台主机在局域网中发送消息。
在OS层面来看，局域网就是一个临界资源。
那么在一个局域网中，主机越多越好，还是越少越好呢？当然是越少越好，这样发生碰撞避免的可能性就越小，网速也就越快。
TCP/IP通信过程
同一局域网内
用户数据在向下交付时每一层都会封装每一层的协议报头，剩下的部分就是这一层的有效载荷，当报文通过以太网到达另一台主机的网卡时，因为他们处于同一个局域网，所以在链路层是可以识别的，又因为他们的网络协议栈相同，所以每一层都可以识别他们每一层的协议报头，并将这个报文进行解包，做到协议报头和有效载荷分离，另外一个问题就是，每一层都有许多协议，并不是我们上面简单写出的那样，报文向上交付的时候，应该选择交给哪个协议呢？报文在封装时，已经将上一层协议是谁封装在协议报头中，因此在解包后向上交付时能够找到对应的协议进行交付，这个过程叫做分用。
不在同一局域网内
上面是两台不在一个局域网内的主机进行网络通信。
在数据链路层，报文要添加以太网协议报头，包含这源mac地址，以及目的mac地址。
因为两台主机不在一个局域网内，没有办法直接进行通信，所以就需要路由器，这个场景下，两个不同局域网下的主机进行通信，也就是说，这个路由器至少需要两个网卡，也就有两个mac地址，这个路由器同时处于两个局域网下，作为一个软件层，很好的屏蔽了IP层以下的差异，在IP层及以上看来，网络没有任何差别，在IP层以下，由路由器来处理不同局域网的差异，这样，在用户看来，实际上只有IP网络！
我们通过上图也可以看到，IP地址是不变的，Mac地址会发生变化；首先，IP地址是互联网中唯一标识一台主机的，Mac地址是网卡的地址，在报文不断转发的过程中，网卡不是源网卡，因为已经变成了路由器的网卡，而IP地址是标识主机的，用户就是想向指定主机发送信息，所以IP地址在报文发送过程中是不会改变的。