通信协议
计算机网络中的通信协议是实现网络通信的重要基础。
一、HTTP协议
HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是应用层协议，它定义了浏览器与Web服务器之间的通信规则。HTTP协议使用客户端-服务器模式，通过请求和响应传输超文本数据。通过HTTP协议，用户可以访问网页、下载文件等。
请求方法：HTTP协议定义了常见的请求方法，如GET、POST、PUT、DELETE等。这些方法定义了客户端对服务器资源的操作方式。
请求头和响应头：HTTP协议使用请求头和响应头传递辅助信息。请求头包含了客户端的相关信息，而响应头则包含了服务器返回的信息。
状态码：HTTP协议使用状态码表示请求的处理结果。常见的状态码有200表示成功，404表示未找到资源，500表示服务器内部错误等。
二、TCP/IP协议
TCP/IP协议是一组网络通信协议，它实现了互联网的核心功能。TCP/IP协议族包含了多个层次的协议，如网络接口层、网络层、传输层和应用层。
网络接口层：网络接口层负责将数据帧封装成比特流通过物理介质进行传输。常见的网络接口协议有以太网、无线局域网等。
网络层：网络层使用IP协议实现了数据包的传输，负责将数据从源主机发送到目标主机。IP协议定义了IP地址和路由选择算法。
传输层：传输层使用TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）协议，实现了可靠的端到端通信。TCP提供面向连接的可靠传输，而UDP提供无连接的不可靠传输。
应用层：应用层协议支持各种网络应用，如电子邮件（SMTP）、文件传输（FTP）、远程登录（Telnet）等。常见的应用层协议有HTTP、DNS、DHCP等。
三、其他常见协议
FTP（File Transfer Protocol）：用于在客户端和服务器之间进行文件传输。
SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）：用于电子邮件的发送。
POP3（Post Office Protocol version 3）：用于电子邮件的接收。
DNS（Domain Name System）：用于域名解析，将域名转换为IP地址。
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）：用于动态分配IP地址和其他网络配置信息。
网络层次结构
计算机网络是一个复杂的系统，用于在不同设备之间传输数据和信息。为了理解和管理这样的网络，人们发展了多种网络模型。其中两个最为重要的模型是 OSI 参考模型和 TCP/IP 模型。
一、OSI 参考模型
OSI（Open Systems Interconnection）参考模型是国际标准化组织（ISO）制定的一种通信系统参考模型，它将计算机网络体系结构划分为七个层次，每个层次都有特定的功能和任务：
物理层（Physical Layer）：该层负责定义物理媒介上的传输规范，例如光纤、电缆、无线电波等，以确保比特流的传输。它处理与物理连接相关的电气和物理特性。
数据链路层（Data Link Layer）：该层提供可靠的数据帧传输，主要进行差错检测和纠正，以确保数据在物理介质上的无差错传输。它还处理物理寻址和链路管理等任务。
网络层（Network Layer）：该层负责数据在网络中的路由选择和转发。它使用路由器将数据包从源主机传输到目标主机，通过选择最佳路径来实现数据的快速和可靠传输。
传输层（Transport Layer）：该层提供端到端的可靠数据传输服务。它使用传输协议（如 TCP 或 UDP）确保数据在源和目标之间的可靠传输，并处理流量控制、拥塞控制等。
会话层（Session Layer）：该层负责建立、管理和终止会话连接，以便不同主机上的应用程序之间进行通信和数据交换。
表示层（Presentation Layer）：该层处理数据的格式和编码方式，以确保不同系统的应用程序能够相互理解和交换数据。
应用层（Application Layer）：该层为用户提供各种网络应用服务，例如电子邮件、文件传输、远程登录等，也是用户与网络直接交互的接口。
这七个层次共同构成了一个完整的网络体系结构，每个层次都有特定的功能和职责。数据在这些层次之间传递时，每一层都会添加相应的协议头或封装，从下层传递到上层时则会逐层解析和去封装。
二、TCP/IP 模型
TCP/IP 模型是实际应用中最广泛采用的网络模型，它是根据实际协议堆栈的发展和使用而形成的。与 OSI 参考模型相比，TCP/IP 模型具有更简洁和高效的结构，分为四个层次：
网络接口层（或网络访问层）：该层负责将数据传输到物理网络中。它处理物理连接、链路管理和数据帧的传输等任务，类似于 OSI 参考模型中的物理层和数据链路层。
网际层（或网络层）：该层使用 IP 协议进行数据路由和寻址。它主要负责将数据包从源主机传递到目标主机，并选择最佳路径。这一层类似于 OSI 参考模型中的网络层。
传输层：该层提供端到端的可靠数据传输服务。它使用 TCP（Transmission Control Protocol）确保可靠性传输和流量控制，或使用 UDP（User Datagram Protocol）进行快速无连接的传输。
应用层：该层提供各种网络应用服务，如 HTTP、FTP、DNS 等。它与用户直接交互，使用户能够访问网络资源和进行通信。
TCP/IP 模型与 OSI 参考模型之间的对应关系如下：
OSI 物理层和数据链路层对应于 TCP/IP 模型的网络接口层。
OSI 网络层对应于 TCP/IP 模型的网际层。
OSI 传输层对应于 TCP/IP 模型的传输层。
OSI 会话层、表示层和应用层对应于 TCP/IP 模型的应用层。
三、比较 OSI 参考模型和 TCP/IP 模型
层次结构：OSI 参考模型有七个层次，而 TCP/IP 模型只有四个层次。OSI 参考模型更详细地划分了每一层的功能，而 TCP/IP 模型更加简洁和高效。
功能重叠：OSI 参考模型中的物理层和数据链路层被合并为 TCP/IP 模型的网络接口层，这使得 TCP/IP 模型在某种程度上降低了层次划分的复杂性。
功能差异：在相同的层次上，OSI 参考模型的会话层、表示层和应用层与 TCP/IP 模型的应用层有所不同。TCP/IP 模型更加注重实际应用，并提供了一些常用的应用协议。
实际应用：TCP/IP 模型是实际应用中最广泛采用的网络体系结构，被用于互联网。而 OSI 参考模型更多用于教学和参考目的。
TCP/IP协议族
IP协议：
IP（Internet Protocol）协议是计算机网络中的一种网络层协议，用于在互联网上进行寻址和路由。它为数据包添加了源IP地址和目标IP地址，并负责将数据包从源主机传输到目标主机。IP协议是无连接的，它不提供可靠性传输和流量控制，主要关注数据包的正确传递。
寻址和路由：
在IP协议中，每个主机和路由器都被分配了一个唯一的IP地址，用于标识其在网络中的位置。源主机通过将目标主机的IP地址添加到数据包中来指定目标。路由器根据路由表中存储的信息将数据包从源主机传递到目标主机。路由表包含了不同网络之间的连接和最佳路径。
IPv4和IPv6的区别：
IPv4（Internet Protocol version 4）是目前广泛使用的IP协议版本，采用32位地址表示。但由于IPv4地址资源有限，IPv6（Internet Protocol version 6）被提出作为其后续版本，采用128位地址表示，地址空间更大。IPv6还引入了一些改进，如更好的安全性、自动地址配置和多播等功能。
TCP协议：
TCP（Transmission Control Protocol）是一种基于连接的传输层协议，提供可靠性传输和流量控制。它将数据分割成小的数据段，并通过三次握手建立连接，确保数据在源和目标之间的可靠传输。TCP还具备拥塞控制、流量控制和错误校正的能力，适用于对数据可靠性要求较高的应用。
可靠性传输和流量控制：
TCP通过使用序列号、确认机制和重传来实现可靠性传输。它确保数据按正确的顺序到达目标主机，并确保所有数据都被正确接收。此外，TCP使用滑动窗口机制进行流量控制，根据接收方的处理能力调整发送速率，以避免数据包丢失或网络拥塞。
三次握手和四次挥手：
三次握手是TCP连接的建立过程。客户端发送一个连接请求报文给服务器端，服务器端收到请求后回复一个连接确认报文给客户端，最后客户端再发送一个确认报文给服务器端，建立起连接。四次挥手是TCP连接的断开过程，由客户端和服务器端各发送两个报文进行确认和关闭连接。
UDP协议：
UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的传输层协议，不提供可靠性传输和流量控制。它将数据封装成数据包，并直接发送到目标主机，不需要建立连接。由于没有额外的开销，UDP具有低延迟和高效率的特点，适用于对实时性要求较高且对数据传输的可靠性要求不高的应用。
常见应用场景：
TCP常见应用场景：网页浏览、电子邮件、文件传输（FTP）、远程登录（SSH）、网页服务器（HTTP）等。
UDP常见应用场景：音频/视频流传输（如实时会议、实时游戏）、DNS 查询、NTP 时间同步等。
局域网与广域网
局域网（Local Area Network，LAN）是一种较小范围的计算机网络，通常覆盖在一个办公室、楼层或校园等有限的区域内。下面详细介绍局域网的覆盖范围和拓扑结构，以太网和局域网交换机，以及广域网（Wide Area Network，WAN），包括其覆盖范围和传输介质，以及路由器和调制解调器。
局域网（LAN）：
局域网是在一个相对较小的地理范围内的计算机网络，例如家庭、办公室、校园等。它通常由一组互连的计算机、服务器、打印机和其他网络设备组成，用于共享资源和实现通信。局域网的传输速度很高，延迟较低，并且通常在组织内部搭建和管理。
覆盖范围和拓扑结构：
局域网的覆盖范围通常是几百米到几千米，在这个范围内的设备可以直接通信。局域网的拓扑结构可以是总线型、星型、环型或混合型。常见的拓扑结构是星型，其中所有设备都连接到一个中央设备（如交换机）。
以太网和局域网交换机：
以太网是一种常用的局域网技术，它使用以太网协议来定义数据在局域网上的传输方法。以太网使用CSMA/CD（载波监听多点接入/碰撞检测）协议来协调多个设备之间的数据传输。局域网交换机是一种网络设备，用于连接和管理局域网上的设备。它能够实现设备之间的高速数据传输，根据MAC地址将数据包转发到目标设备。
广域网（WAN）：
广域网是覆盖更大地理范围的计算机网络，通常跨越城市、国家甚至跨越大陆。它连接了局域网、分支机构和远程地区的计算机和网络设备。广域网利用公共传输介质，例如电话线、光纤、无线电波等，通过运营商提供的服务进行数据传输。
覆盖范围和传输介质：
广域网的覆盖范围可以涵盖一个国家、一个州或整个世界。它利用电信基础设施，如电话线、光纤、卫星等，进行长距离的数据传输。广域网的传输速度较低，延迟较高，并且需要使用路由器进行分组转发和路径选择。
路由器和调制解调器：
路由器是一种连接多个网络的网络设备，用于在广域网中实现数据包的转发和路径选择。它根据目标IP地址和路由表决定如何将数据包传输到目标网络。调制解调器是一种设备，用于将数字信号转换为模拟信号（调制）以便通过电话线或电缆传输，并将模拟信号转换回数字信号（解调）以供计算机使用。