1、数据通信网络基本概念

通信是指人与人、人与物、物与物之间通过某种媒介和行为进行的信息传递与交流。

网络通信是指终端设备之间通过计算机网络进行的通信，如下图所示3个网络通信案例：

数据通信网络由路由器、交换机、防火墙、无线控制器、无线接入点，以及个人电脑、网络打印机、服务器等设备构成的通信网络。数据通信网络最基本的功能实现数据互通。

1.1 组网方式

p2p(peer to peer，点对点)

MA: broadcast / NBMA(non-broadcast)

1.2 网络top类型

按照网络拓扑形态划分，可分为：星型网络、总线型网络、环形网络、树形网络、全网状网络等。

星型组网--------LAN内多用

所有结点通过一个中心结点连接在一起。

优点：管理方便，易于网络监控；

缺点：易受攻击，易出现单点故障；
双星拓扑--------数据中心

针对星型组网的缺点，强化冗余、高可靠；
“口”、“日”字形--------WAN

1.3 层级划分管理

传统的网络架构普遍采用扁平化设计，不利于扩展；现代网络架构通常按照接入层、汇聚层、核心层进行层次化设计、易于扩展，还会采用冗余机制进行硬件层面的备份。企业网络架构下图所示：

接入层：提供大量的接口，接入用户，一般部署交换机；

汇聚层：各种策略的部署，流量管控，一般部署三层设备；

核心层：数据的快速转发，一般部署两台三层设备（金融等行业除外）。

1.4 数据在网络中的传递方式

为了简明扼要地描述数据在网络中的传递方式，使用QQ为例：

单播 ---- QQ私聊，1V1；

组播 ---- QQ群聊，1V多；

广播 ---- QQ系统消息，1V所有。

网络工程就是围绕着网络进行的一系列的活动，包括：网络规划、设计、实施、调试、排错等。网络工程设计的知识领域很宽广，其中路由和交换是计算机网络的基本。

1.5 网络设备的工作模式

单工 ---- 设备只具备数据的接收或者发送功能（BP机、收音机）；
双工 ---- a.半双工 ---- 设备在同一时刻只能接收或者发送数据（对讲机）

b.全双工 ---- 设备在同一时刻既能接收也能发送。

1.6 RJ-45水晶头的接法

RJ-45水晶头是连接网络的重要材料，实际效果下图所示：

568A线序，应用相对较少；绿橙蓝棕4 6跳：

绿白绿橙白橙蓝白蓝棕白棕

1 2 3 4 5 6 7 8

568B线序，最常见也是应用范围最广的，橙绿蓝棕4 6跳：

橙白橙绿白绿蓝白蓝棕白棕

1 2 3 4 5 6 7 8

1.7 网络模型

TCP/IP模型与OSI模型在结构上类似，采用分层架构，同时层与层之间又紧密联系。因为OSI协议栈比较复杂，且TCP和IP两大协议应用范围较广，被市场广泛接受，所以TCP/IP模型成了网络主流参考模型。下图是TCP/IP五层模型：

2、TCP/IP模型中的QQ

关于Wireshark的安装，详见Wireshark的安装教程。为了便于对TCP/IP模型有直观的了解，通过 Wireshark对QQ聊天通讯软件进行抓包，具体详见下图：

在上图中，QQ程序传递消息给我时，数据链路层使用了Ethernet协议，包含了源目的终端设备的MAC地址；到了网络层，使用了IPv4协议，发送了源目的IP地址；到了传输层，使用了UDP协议，QQ程序对应的端口号为8000，相关的传输层端口详见fern_girl大佬的传输层概述以及传输层端口博客；应用层，是腾讯的OICQ协议，比较自恋自称是中国最受欢迎的软件。

应用层的数据称为传输的信息，传输层到应用层的数据称为数据段，网络层到应用层的数据称为数据包，数据链路层到应用层的数据称为数据帧。

此外传输层协议主要有TCP、UDP组成，TCP协议面向连接、可靠，用于解析、文本传输、远程连接或控制等场景；任何基于TCP的应用，在发送数据之前，都需由TCP进行“三次握手”建立连接。而UDP协议则面向的是非连接，传输不可靠但传播速度快，通常用于语音通话等多媒体场景。关于三次握手，陈皓大佬的TCP 的那些事儿（上）讲述非常清晰，在这里我就不过多说明，直接上下图案例：

终端PC_A直接将自己的IP地址和接收方IP地址、序号seg、确认号ACK、标志位SYN建立连接等信息发送给PC_B；PC_B通过检查目的地址是自己后，解析TCP头部，查看请求同步/连接的seg、ACK等，并返回确认ACK=a+1；PC_A在接收到PC_B回复的消息后，确认了PC_A与PC_B之间通信无问题。在此基础上再次发送一个seg=a+1，ACK=b+1，确认了PC_B与PC_A之间通信无问题；可看出ACK的值实在前一个seg值得基础上加1。三次信息传递后，建立TCP连接。

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