Linux29初识网络：核心概念与分层逻辑

网络的本质是多台设备通过连接介质（有线 / 无线）互联，实现数据交换和资源共享的系统。

网络的核心基础概念

1. 网络的本质

简单说：网络就是 "设备 + 连接 + 规则" 的组合。
- 设备：电脑、手机、服务器、路由器等（数据的发送者 / 接收者）。
- 连接：网线、WiFi、光纤等（数据传输的通道）。
- 规则：网络协议（如 TCP/IP），确保不同设备能 "听懂" 彼此的信息。
核心目的：实现数据传输 （如发消息）、资源共享（如连公共 WiFi、访问云盘）。

2. 关键术语（必懂）

IP 地址：设备在网络中的 "身份证"（如 192.168.1.1），用于标识 "数据发给谁"。

端口：设备内应用程序的 "门牌号"（如 80 端口对应网页服务、443 端口对应 HTTPS），用于区分 "数据给哪个应用"。

协议：设备间的 "沟通语言"，规定数据的格式、传输方式。最核心的是TCP/IP 协议簇（互联网的基础）。

服务器 / 客户端：网络中的 "服务提供者" 和 "使用者"。比如访问网页时，你的手机是客户端，提供网页数据的机器是服务器。

网络的核心组成（从设备到架构）

1. 核心设备（按功能分）

设备	作用	通俗理解
终端设备	发起 / 接收数据（电脑、手机、智能手表）	网络中的 "用户"
路由器	连接不同网络，转发数据（如家用路由器）	网络中的 "快递中转站"，决定数据走哪条路
交换机	连接同一网络内的设备（如办公室交换机）	网络中的 "小区传达室"，在局部网络内分发数据
服务器	提供服务（如网页、视频、文件存储）	网络中的 "超市"，随时响应客户端的请求

2. 网络的分类（按范围分）

局域网（LAN）：小范围网络（如家里、办公室），设备少、距离近（通常 100 米内），速度快（WiFi / 网线可达百兆 / 千兆）。

广域网（WAN）：大范围网络（如城市、全国），覆盖距离远，需通过运营商（电信、联通）连接，比如互联网就是最大的广域网。

城域网（MAN）：介于 LAN 和 WAN 之间（如一个城市的网络），较少单独提及。

为什么要 "分层"？------ 简化复杂问题

网络通信是个复杂过程（比如 "手机发消息到电脑" 要解决 "怎么传、传什么、传给谁" 等问题）。为了方便理解和实现，行业定义了分层模型，把复杂功能拆分成独立的 "层"，每一层只做自己的事，通过接口和上下层配合。最常用的是两个模型：

模型	分层（从下到上）	核心作用
OSI 七层模型	物理层→数据链路层→网络层→传输层→会话层→表示层→应用层	理论完整，用于教学理解
TCP/IP 四层模型（实际常用）	网络接口层→网络层→传输层→应用层	互联网实际采用，简洁高效

TCP/IP 四层模型：每层做什么？（类比快递寄件）

协议层	核心协议	主要功能	关键概念/工具
网络接口层	Ethernet, ARP	在物理网络中传输数据帧，通过MAC地址标识设备。	MAC地址（如 08:00:27:xx:xx:xx ）
网络层	IP, ICMP, ARP	负责逻辑寻址（IP地址）、路由选择和数据包的分片与重组。	IPv4/IPv6地址、子网掩码、网关、 ping
传输层	TCP, UDP	提供端到端的进程间通信，通过端口号标识应用程序。	端口号（0-65535）、TCP三次握手/四次挥手、 netstat 、 ss
应用层	HTTP, SSH, DNS, FTP	为具体应用提供网络服务接口，实现最终的用户功能。	curl 、 wget 、 nslookup 、 dig

用 "寄快递" 类比，能快速懂每层的作用 ------ 你（应用层）要寄的 "包裹"，经四层 "处理" 后，才能从 "寄件地址"（你的设备）到 "收件地址"（目标设备）。

1. 应用层：用户直接用的 "服务"

作用：提供用户能感知的网络服务（比如发消息、刷网页、传文件），定义 "数据格式"（比如消息是文字还是图片）。常见协议（协议 = 通信规则）：

HTTP/HTTPS：浏览网页（比如打开百度）；
FTP：文件传输（比如传软件安装包）；
SMTP：发邮件；
DNS：把网址（如www.baidu.com）翻译成 IP 地址（如 180.101.49.11）。类比：你写好快递单（填收件人、内容），准备寄件。

2. 传输层：给数据 "分通道、保可靠"

作用：在两台设备的应用程序之间建立 "通信通道"，确保数据 "完整、有序" 传输。核心协议：

TCP：可靠传输（像寄顺丰，会确认收件、避免丢件，适合文件、消息）；
- 特点：三次握手（建立连接）、四次挥手（断开连接）、重传丢失数据、按顺序交付；
UDP：不可靠传输（像寄普通平邮，不管丢不丢，速度快，适合视频、语音）；
- 特点：无连接、速度快、不重传，允许少量数据丢失。类比：快递员（传输层）拿到包裹，选择 "顺丰（TCP）" 或 "平邮（UDP）"，负责从你家送到收件人家附近。

3. 网络层：给数据 "规划路线"

作用：确定数据从 "源设备" 到 "目标设备" 的 "传输路线"（比如从手机→路由器→运营商基站→目标电脑），核心是 "IP 地址"（设备在网络中的唯一标识）。核心协议：

IP 协议：给每个设备分配 IP 地址（如 IPv4：192.168.1.1，IPv6240e:3b6:3f1a:1e10::1），定义数据 "怎么转发"；
ICMP：网络诊断（比如 ping 命令，测试两台设备是否连通）。类比：快递公司调度中心（网络层），根据收件地址规划 "北京→上海" 的运输路线（空运 / 陆运、走哪条高速）。

4. 网络接口层（链路层 + 物理层）：数据 "落地传输"

作用：把网络层的 "IP 数据" 转换成物理信号（电信号、光信号、无线电波），通过硬件（网线、Wi-Fi、网卡）实际传输。核心概念：

MAC 地址：网卡的唯一标识（如 00:1C:42:2E:3A:5B），用于局域网内设备识别；
交换机：局域网内转发数据（根据 MAC 地址找设备）；
路由器：连接不同局域网（比如家里的局域网和互联网），转发 IP 数据。类比：运输工具（卡车、飞机）和道路（高速、机场），把包裹从一个城市运到另一个城市。

网络核心组件：这些设备是干什么的？

网卡：设备（电脑、手机）的 "网络接口"，负责把数据转换成物理信号；
交换机：局域网 "管家"，连接同一局域网内的设备（如家里的电脑、手机、电视），根据 MAC 地址转发数据，不转发到外网；
路由器："网关" 设备，连接不同网络（如家里局域网和互联网），根据 IP 地址规划路线，是数据进出局域网的 "大门"；
调制解调器（猫）：把运营商的信号（如光纤、电话线信号）转换成电脑能识别的数字信号（比如宽带猫，把光纤信号转成网线信号）；
AP（无线接入点）：就是 Wi-Fi 路由器的 "无线功能"，让设备通过无线电波连网。

一个完整流程：打开百度网页

你在浏览器输入www.baidu.com（应用层）；
DNS 协议把网址翻译成百度服务器的 IP 地址（如 180.101.49.11）（应用层）；
浏览器通过 TCP 协议和百度服务器建立连接（三次握手）（传输层）；
网络层根据 IP 地址，规划数据从你的电脑→路由器→运营商网络→百度服务器的路线；
网络接口层把数据转换成电信号 / 无线电波，通过网线 / Wi-Fi 传输；
百度服务器收到请求，把网页数据按同样的分层流程，回传给你的浏览器；
浏览器解析数据，显示百度网页（应用层）。

核心总结

网络的核心是 "互联" 和 "通信"，分层模型是理解网络的关键；
TCP/IP 四层模型：应用层（做什么）→传输层（怎么传，TCP/UDP）→网络层（往哪传，IP）→网络接口层（落地传，硬件）；
关键标识：IP 地址（设备在互联网的地址）、MAC 地址（设备网卡地址）、端口（应用程序的 "门牌号"，如 HTTP 用 80 端口）；
常用协议：TCP（可靠）、UDP（快速）、IP（路由）、HTTP（网页）、DNS（域名解析）。