程序员必备网络基础知识清单，简单易懂

一.计算机网络背景

先看看网络的发展

首先先是独立模式: 计算机之间相互独立;
也就是每个计算机之间相互独立，各个终端各自持有自己的客户端数据。

然后是网络互联：
即多台计算机通过网络连在一起，完成数据共享。

局域网LAN：
即计算机数量更加庞大，就通过交换机和路由器连在一起。

广域网WAN：
即将远隔千里之外的计算机相连接。

注：所谓 “局域网” 和 “广域网” 只是一个相对的概念. 比如, 我们有 “天朝特色” 的广域网, 也可以看做一个比较大的局域网

二.认识“协议”

就像各个国家签署的各个协议一样，既然你签署了协议，你就要按照约定办事。
协议就是一种“约定”。

计算机之间的传输媒介是光信号和电信号. 通过 “频率” 和 “强弱” 来表示 0 和 1 这样的信息. 要想传递各种不同的信息,就需要约定好双方的数据格式

三.网络协议初识

协议是分层的结构，我们先来了解一下协议分层：

如下图：

在这个例子中, 我们的协议只有两层; 但是实际的网络通信会更加复杂, 需要分更多的层次.

分层最大的好处在于 “封装” . 面向对象例子

OSI七层模型

OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）七层网络模型称为开放式系统互联参考模型，是一个逻辑上的定义和规范;
把网络从逻辑上分为了7层. 每一层都有相关、相对应的物理设备，比如路由器，交换机;
OSI 七层模型是一种框架性的设计方法，其最主要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传输;
它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来，概念清楚，理论也比较完整. 通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯;
但是, 它既复杂又不实用; 所以我们按照TCP/IP四层模型来讲解

OSI七层协议结构示意图如下：

TCP/IP五层(或四层)协议:

TCP/IP是一组协议的代名词，它还包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇.
TCP/IP通讯协议采用了5层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求

物理层: 负责光/电信号的传递方式. 比如现在以太网通用的网线(双绞线)、早期以太网采用的的同轴电缆(现在主要用于有线电视)、光纤, 现在的wifi无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等. 集线器(Hub)工作在物理层.
数据链路层: 负责设备之间的数据帧的传送和识别. 例如网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验等工作. 有以太网、令牌环网, 无线LAN等标准. 交换机(Switch)工作在数据链路层.
网络层: 负责地址管理和路由选择. 例如在IP协议中, 通过IP地址来标识一台主机, 并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路(路由). 路由器(Router)工作在网路层.
传输层: 负责两台主机之间的数据传输. 如传输控制协议 (TCP), 能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机.
应用层: 负责应用程序间沟通，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等. 我们的网络编程主要就是针对应用层

示意图如下：

注：物理层我们考虑的比较少. 因此很多时候也可以称为 TCP/IP四层模型

一般而言

对于一台主机, 它的操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容;
对于一台路由器, 它实现了从网络层到物理层;
对于一台交换机, 它实现了从数据链路层到物理层
对于集线器, 它只实现了物理层;

注：但是并不绝对. 很多交换机也实现了网络层的转发; 很多路由器也实现了部分传输层的内容(比如端口转发);

三.网络传输基本流程

网络传输流程图:
同一个网段内，两台主机进行文件传输：

TCP/IP通讯过程: