2024-07-12
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Dans le chapitre précédent, nous avons présenté l'utilisation du code Java pour faire fonctionner les fichiers. Aujourd'hui, nous allons parler de quelques points de connaissance de base du réseau afin que nous puissions avoir une compréhension plus approfondie du réseau plus tard.
Bases de la communication réseau
Modèle de réseau OSI à sept couches
Modèle de réseau TCP/IP à cinq couches (important)
Encapsulation et décentralisation
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Le réseau est divisé en Principes de réseau et programmation réseau，Communication réseau : plusieurs ordinateurs sont connectés ensemble pour compléter le partage de données, en fait, il s'agit d'une transmission de données entre ordinateurs via le réseau, qui peut également être considérée comme une transmission de données réseau.
Local, un réseau privé établi localement qui permet la communication réseau entre les hôtes du LAN, également appelé intranet ; la communication entre le réseau local et le réseau local est impossible sans connexion.La portée du LAN est fixe, comme une école ou une usine,Petite couverture, efficacité de transmission rapide, faible latence, principalement utilisée pour le partage de ressources locales et la communication
Grâce à des routeurs, plusieurs réseaux locaux sont connectés pour former physiquement un réseau à grande échelle, formant ainsi un réseau étendu. . Les réseaux locaux du WAN appartiennent tous à ses sous-réseaux.En fait, chaque réseau local est connecté via un routeur, qui peut être considéré comme un immense réseau local, appelé réseau étendu.Large couverture, efficacité de transmission lente et latence élevée,Principalement utilisé pour la connexion à distance et la transmission de données
S'il s'agit d'un réseau étendu public mondial, on l'appelle Internet (également appelé réseau public, réseau externe), qui est un sous-ensemble du réseau étendu.Le réseau étendu, parfois évoqué dans un contexte vague, fait en réalité référence à Internet.
La relation et la différence entre LAN et WAN :
Par exemple, une entreprise possède de nombreuses succursales dans différentes régions et chaque succursale peut être considérée comme un réseau local.Nous pouvons connecter toutes les succursales via des connexions réseau, afin de permettre une communication interrégionale. C'est ce qu'on appelle un réseau étendu.
La troisième couche (couche réseau) du modèle OSI est principalement utilisée pour connecter plusieurs réseaux et sélectionner le meilleur chemin de transfert en fonction de l'adresse de destination du paquet de données.
On peut imaginer que les ordinateurs de notre salle informatique sont généralement connectés à un routeur et que seuls ces quelques ordinateurs peuvent communiquer. Cependant, si les routeurs sont à nouveau connectés, un immense réseau se formera progressivement et davantage d'ordinateurs pourront communiquer, ainsi que les routeurs. peut communiquer. Peut être connecté au réseau externe, afin que nous puissions communiquer avec des ordinateurs n'importe où.
Les routeurs disposent généralement de 5 ports réseau, 1 WAN et 4 LAN. Le port WAN est utilisé pour se connecter au routeur de niveau supérieur. Le port LAN est branché sur le routeur pour permettre à plusieurs ordinateurs de communiquer au sein du même LAN. limité, donc l'introduction d'un commutateur peut se connecter à plus d'appareils via le commutateur, qui est également connecté au port LAN
Dans la deuxième couche du modèle OSI (couche liaison de données), chaque commutateur possède une table d'adresses MAC(également appelée table de transfert d'adresses),Enregistré l'adresse MAC de l'appareil connecté à chaque port . En interrogeant cette table,Le commutateur peut déterminer le chemin de transfert de chaque trame de données, puis transmettre la trame de données au périphérique de destination.
Le port du commutateur n'a pas besoin d'être spécialement configuré. Il est directement connecté au port LAN du routeur. Le commutateur est utilisé pour étendre les points de connexion dans le LAN (c'est-à-dire que davantage de périphériques peuvent être connectés). Plus de ports (8, 16, 24 ou plus), vous pouvez connecter plus d'appareils et vous connecter au même réseau pour faciliter la communication réseau.
La différence entre les deux:
Le routeur se trouve au niveau de la couche réseau et l'adresse du routeur est basée sur l'adresse IP.，Les routeurs peuvent gérer les protocoles TCP/IP, le commutateur ne peut pas Les commutateurs sont adressés en fonction de l'adresse MAC.Le commutateur se trouve au niveau de la couche liaison de données
Le routeur peut attribuer une adresse IP à plusieurs hôtes, et ces hôtes n'affichent qu'une seule adresse IP au monde extérieur. . Un commutateur peut connecter plusieurs hôtes, et chacun de ces hôtes possède sa propre adresse IP.
Les routeurs peuvent se connecter à différents types de réseaux et disposent de capacités de connectivité WAN, il convient donc à la création de réseaux de grandes entreprises ou d'un accès Internet.Les commutateurs sont utilisés dans les réseaux locaux internes pour connecter plusieurs appareils
exemple:Chacun de nous est l'équivalent d'un hôte, le routeur est l'équivalent d'un coursier, le gestionnaire de dortoir est l'équivalent d'un commutateur et l'école est un réseau local. .Le coursier livre le colis à l'école en fonction de l'adresse de l'école (IP), puis le remet au gestionnaire du dortoir en fonction du bâtiment du dortoir (IP du sous-réseau). Le gestionnaire du dortoir vous le livre en fonction de votre nom (MAC). .
L'adresse IP est l'adresse réseau utilisée pour localiser un périphérique (tel qu'un hôte, un routeur, etc.) , peut être compris comme décrivant l’adresse de notre ordinateur sur le réseau. Le rôle de l'adresse IP dans le réseau :Utilisé pour le routage et le positionnement réseau entre les appareils afin de garantir que les paquets de données peuvent trouver l'appareil cible sur le réseau .Notez que les adresses IP peuvent changer
Format:Dans les ordinateurs, un nombre binaire de 32 bits est généralement divisé en quatre « nombres binaires de 8 bits » (c'est-à-dire 4 octets) pour représenter l'adresse, mais il n'est pas pratique d'utiliser du binaire pour la représenter.La décimale en pointillés est généralement utilisée pour représenter l'adresse IP, en utilisant 4 nombres décimaux compris entre 0 et 255, puis en utilisant 3 points pour représenter l'adresse IP.
L'adresse IP localise l'adresse de l'hôte sur le réseau. Mais une fois les données transmises à l’hôte, quel programme les reçoit ?Besoin d'utiliser le numéro de port pour l'identification
Le numéro de port est utilisé pour distinguer les différentes applications sur l'hôte. On peut également dire qu'il localise le processus dans l'hôte.。Différents programmes ne peuvent pas lier le même numéro de port, tout comme le numéro de port de MySQL est lié à 3306, alors si vos autres programmes sont également liés à ce numéro de port, ce sera chaotique.Mais un programme peut lier plusieurs numéros de port
Format:La plage de numéros de port système est de 0 à 65 535 (2 octets), de 0 à 1 023. Généralement, le système a des objectifs spéciaux et nous ne les utilisons généralement pas.
L'IP et le numéro de port peuvent être considérés comme une paire, similaire au principe de l'envoi express. Il existe l'adresse de l'expéditeur (IP source), le numéro de téléphone de l'expéditeur (numéro de port source), l'adresse du destinataire (IP de destination), le numéro de téléphone du destinataire ( numéro de port de destination) et l'accord (société express) seront expliqués en détail plus tard.
Avec l'adresse IP et le numéro de port, le seul processus du réseau peut être localisé, mais la communication réseau utilise des données binaires pour la transmission.Vous devez indiquer à l'autre partie à quoi ressemblent les données envoyées. À ce stade, vous devez utiliser un protocole pour spécifier le format des données des deux parties.
L'essence du réseau est de transmettre des données via des signaux optiques/électriques. Nous utilisons des protocoles pour stipuler le format des données des deux parties. Un accord est similaire aux transactions de gang. Vous devez accepter d'apporter ce que les deux parties veulent. avant de procéder à la transaction, sinon ce sera juste du shua shua.
Quintuple:
Dans le protocole TCP/IP, un cinq-tuple est utilisé pour identifier une communication réseau. Voici les informations nécessaires dans une communication réseau.
1. IP source : identifie l'hôte source
2. Numéro de port source : identifie le processus dans l'hôte source qui envoie les données pour cette communication.
3. IP de destination : identifie l'hôte de destination
4. Numéro de port de destination : identifie le processus dans l'hôte de destination qui reçoit les données pour cette communication.
5. Numéro de protocole : identifie le format de données convenu par le processus d'envoi et le processus de réception.
Le numéro de port source et le numéro de port de destination se trouvent au niveau de la couche transport, et l'IP source et l'IP de destination se trouvent au niveau de la couche réseau ! ! !
Si vous ne comprenez pas, regardez l'image ci-dessous
Pour les protocoles réseau, il est nécessaire Divisé en plusieurs niveaux de définition et de gestion.Classez le protocole en fonction de son type et de sa fonction, puis établissez la relation hiérarchique. La couche supérieure appelle la couche inférieure et la couche inférieure fournit un support à la couche supérieure, similaire à ce que nous entendons par appeler l'interface. , son avantage est que nous n'avons pas besoin de savoir comment il est implémenté en bas lors de l'appel de l'interface. Il suffit de savoir comment utiliser cette interface et de savoir ce qu'elle fait.L'interface n'a pas besoin de savoir qui nous l'appelons et elle encapsulera les détails d'implémentation pour éviter toute modification.
Exemple de superposition : Tout comme une grande entreprise, le patron émet des instructions, semblables à la récursion, et les transmet. Les dirigeants de chaque niveau reçoivent les instructions, les transmettent aux employés pour traitement, puis les renvoient après traitement, et enfin les renvoient. la réponse du patron.Communiquer de cette manière est pratique pour la gestion et globalement ordonné
Le modèle OSI à sept couches est à la fois complexe et peu pratique, de sorte que le modèle OSI à sept couches n'a pas été implémenté ou mis en œuvre. Dès notre apparition dans le livre, faisons connaissance.La plupart utilisent encore le modèle de réseau TCP/IP à cinq couches.
Il s'agit d'une version simplifiée du modèle de réseau à sept couches OSI, qui combine la couche application, la couche présentation et la couche session dans OSI en une seule couche application. . Le protocole de communication TCP/IP adopte une structure hiérarchique à 5 couches.Chaque couche appelle le réseau fourni par la couche située en dessous pour répondre à ses besoins
Donnez un exemple pour illustrer chaque couche : Par exemple, si nous achetons un vêtement sur Taobao, nous pouvons également choisir d'acheter des pantalons et d'autres articles appartenant à la couche d'application. Le commerçant reçoit ensuite nos informations relatives à la commande, telles que le destinataire, le numéro de téléphone, etc. Celles-ci appartiennent à la couche transport. Ensuite, le commerçant appelle la société de messagerie pour le gérer, et la société de messagerie choisit un chemin approprié (elle prendra en compte de nombreux facteurs tels que l'efficacité, le coût, etc.), comme Shanghai à Hangzhou à Shaoxing pour le transport, qui appartient au réseau. couche. Ensuite, nous devons réfléchir à la manière de transporter vers des endroits adjacents, comme le transport de Shanghai à Hangzhou par chemin de fer et le transport de Hangzhou à Shaoxing par avion. Cela appartient à la couche liaison de données. La dernière étape consiste à utiliser des équipements de transport pour le transport, qui appartiennent à la couche physique.L'encapsulation et la séparation suivantes seront expliquées avec des exemples.
Couche physique:Convertir les trames de données au niveau de la couche liaison de données en nombres binaires, transmis via des supports physiques (tels que câbles, fibres optiques, etc.)
Couche liaison de données : responsable deLes trames de données sont transmises sur le même LAN，Faites attention aux détails de transmission entre les nœuds adjacents, la couche du commutateur
Couche réseau : responsable deTransfert de paquets de données entre différents réseaux, et sélectionnez le meilleur chemin,L'accent est mis sur la planification des itinéraires dans la communication, la couche où se trouve le routeur.
Couche de transport : fournit des services de bout en boutService de communication, assurant une transmission complète des données.Concentrez-vous sur le début et la fin des communications
Couche application : interagit directement avec les applications et fournit des services réseau
La couche où se trouve le périphérique réseau :
pourun hôtePar exemple, le noyau de son système d'exploitation implémenteCouche de transport vers couche physiqueContenu
pourun routeurEn d’autres termes, il a réaliséCouche réseau à couche physique
pourun interrupteurEn d’autres termes, il a réaliséCouche liaison de données vers couche physique
pourun centreEn d’autres termes, il a réalisécouche physique
Décrivez le processus de transmission des données lors d'une communication réseau. Prenons un exemple d'envoi d'informations. Parlons d'abord de l'encapsulation. En fait, cela est similaire à l'envoi d'une livraison express.
expéditeur
Couche d'application:
Nous utilisons le programme de chat pour envoyer un message à quelqu'un, et wx regroupera le Java que nous saisissons dans un paquet de données de couche application.(Le format n'est connu que des programmeurs wx) L'utilisation de chaînes pour l'épissage est comme lorsque nous envoyons l'article par livraison express, nous ajoutons nous-mêmes un colis à l'article, et lorsqu'il atteint le coursier (couche de transport), il sera emballé. encore.Les protocoles de la couche application peuvent être ajustés de manière flexible par les programmeurs
Ensuite, les paquets de données de la couche application sont transmis à la couche transport pour être traités via l'API du système d'exploitation.
Couche de transport :
Protocoles de couche de transport tels que TCP, UDP . Reconditionner les paquets de données de la couche application consiste à utiliser des chaînes pour diviser les en-têtes de la couche transport tels que TCP et UDP en paquets de données appartenant à la couche transport. Un paquet de données = en-tête + charge utile
A ce moment, le paquet de données de la couche transport = en-tête UDP + le paquet de données de la couche application suivante (c'est-à-dire la charge utile de l'en-tête du paquet). L'en-tête UDP est une donnée binaire contenant les informations clés, à savoir le numéro de port source et le numéro de port de destination., puis il est emballé. Par exemple, lors de l'envoi de l'écran d'affichage, étiquetez-le comme un article fragile et ajoutez quelques mesures de protection pour réduire le risque de casse.
N'oubliez pas que le numéro de port source et le numéro de port de destination se trouvent au niveau de la couche transport !Les paquets de données au niveau de la couche transport sont traités puis transmis à la couche réseau pour traitement.
Couche réseau:
Le protocole le plus important au niveau réseau est le protocole IP., la couche réseau reconditionne également les paquets de données de la couche transport, utilise des chaînes pour séparer l'en-tête IP et les transforme en paquets de données appartenant à la couche réseau.
À ce stade, le paquet de données au niveau de la couche réseau = en-tête IP + en-tête UDP + paquet de données au niveau de la couche application (c'est-à-dire la charge utile de l'en-tête IP). L'en-tête IP contient de nombreux attributs, dont les plus importants sont l'IP source et l'IP de destination.
N'oubliez pas que l'IP source et l'IP de destination se trouvent au niveau de la couche réseau !Les paquets de données au niveau de la couche réseau sont traités puis transmis à la couche liaison de données pour traitement.
couche de liaison de données:
Un protocole typique de la couche liaison de données est Ethernet, où Ethernet est utilisé pour représenter le support de transmission des données sur le réseau., la couche liaison de données reconditionnera les paquets de données de la couche réseau, utilisera des chaînes pour séparer l'en-tête de la trame Ethernet et ajoutera une fin de trame, et le transformera en un paquet de données appartenant à la couche liaison de données.
À ce stade, le paquet de couche liaison de données = en-tête de trame Ethernet + en-tête de paquet IP + en-tête de paquet UDP + paquet de données de couche application (c'est-à-dire la charge utile de l'en-tête de paquet Ethernet) + queue de trame. L'en-tête Ethernet contient également de nombreux attributs, dont les plus importants sont l'adresse MAC source et l'adresse MAC de destination (décrivant l'adresse de la carte réseau/de l'adaptateur réseau).
Qu'est-ce qu'une carte réseau/un adaptateur réseau ?Un élément de matériel informatique conçu pour permettre aux ordinateurs de communiquer sur un réseau informatique, il possède une adresse fixe lors de sa fabrication.Nous utilisons généralement les adresses MAC pour identifier les cartes réseau/adaptateurs réseau。Dans un réseau local, les appareils communiquent entre eux via des adresses MAC pour garantir que les trames de données peuvent trouver la bonne carte réseau.
Ensuite, les paquets de données au niveau de la couche liaison de données sont traités puis transmis à la couche physique pour traitement.
Couche physique:
Convertissez la trame de données Ethernet ci-dessus, les données de structure binaire sont 0, 1, en signaux optiques/électriques pour la transmission .Du protocole initial de couche supérieure au protocole de couche inférieure, chaque couche ajoute un en-tête, qui est en fait une encapsulation.
Le processus de transmission rencontre le routeur :Une fois les données transmises, elles sont transmises via des commutateurs et des routeurs. Vous pouvez imaginer que nos ordinateurs peuvent communiquer entre eux car ils comportent de nombreux commutateurs et routeurs.Notez que lors du passage via le routeur, la couche physique reçoit le signal photoélectrique, le convertit en données binaires et le transmet à la couche liaison de données. La couche liaison de données effectue la même opération, analyse puis retire la partie charge utile et la transmet. à la couche réseau, puis la couche réseau l'analysera. Elle choisira le meilleur chemin pour le transfert, puis l'encapsulera dans la couche liaison de données, puis dans la couche physique pour la transmission. S'il rencontre à nouveau le routeur, l'opération se poursuivra. être toujours le même.
Le processus de transmission rencontre le commutateur :Mais il en va de même s’il passe par un interrupteur. La couche physique convertit le signal photoélectrique en binaire et le transmet à la couche de liaison de données. Ensuite, la couche de liaison de données analyse et extrait la partie charge utile, en fonction des informations contenues dans la partie charge utile, elle décide où envoyer ensuite les données. crée un nouvel en-tête et une nouvelle queue de paquet. L'encapsulation est transmise à la couche physique et la couche physique la transmet.Ensuite, lorsque les données parviennent au destinataire, les données doivent être analysées (partagées), c'est-à-dire la livraison express
destinataire
Couche physique:reçuLe signal photoélectrique de l'émetteur est converti en données binaires et l'en-tête de trame Ethernet est obtenu., transmis à la couche liaison de données pour traitement
couche de liaison de données:Utiliser le protocole EthernetAnalysez les paquets de données Ethernet et supprimez l'en-tête et la queue du paquet, jetez la partie charge utile à la couche réseau pour le traitement
Couche réseau:Utilisez le protocole IP pour analyser les paquets de données au niveau de la couche réseau.Retirez l'en-tête IP et analysez-le, puis jetez la partie charge utile à la couche de transport pour traitement
couche de transport: Utilisez le protocole UDP pour analyser les paquets de données au niveau de la couche transport,Retirez l'en-tête UDP et analysez-le, puis jetez la partie charge utile à la couche application pour traitement
Couche d'application:Les données transmises depuis la couche transportJetez-le au programme correspondant en fonction du numéro de port, puis le programme wx analyse les données qu'il contient. La façon dont elles sont analysées est basée sur le protocole de couche application personnalisé par le programmeur.
Résumé de l'ensemble du processus :Messages que vous avez envoyésAprès encapsulation couche par couche, il est converti en signaux physiques (tels que des signaux optiques/électriques, etc.) pour la transmission., le premier sera dansDéterminez le LAN actuel, puis accédez au routage local，Le routage local sera encapsulé et démultiplexé pour sélectionner le chemin approprié., et puis en routeLorsqu'ils rencontreront d'autres routeurs, ils effectueront une encapsulation et un démultiplexage pour sélectionner un chemin approprié jusqu'à ce qu'ils soient proches du réseau cible. . Au niveau du routeur final, l'encapsulation et le fractionnement sont effectués.Analyser l'adresse IP en adresse MAC via le protocole APR, si l'adresse MAC correspondante n'est pas trouvée, le routeur enverra une requête de diffusion,Le périphérique cible répondra en fournissant l'adresse MAC, puis la transmission au sein du réseau local atteindra enfin le périphérique cible.
Ce qui précède présente quelques connaissances de base sur Internet. Internet a beaucoup de contenu et est très vaste. Il sera expliqué en profondeur plus tard.💕
Il se consacre à la recherche technologique depuis plus de 30 ans et maîtrise divers langages tels que java, linux, javascript, php, css, etc. Il a apporté de nombreuses contributions dans le domaine de l'open source. station de documentation pour les développeurs pour partager certains problèmes de développement technologique pour référence future.
