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2024-07-12
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Nel capitolo precedente abbiamo introdotto l'uso del codice Java per gestire i file. Oggi parleremo di alcuni punti di conoscenza di base della rete in modo da poter avere una comprensione più approfondita della rete in seguito.
Nozioni di base sulla comunicazione di rete
Stratificazione del protocollo
Modello di rete a sette livelli OSI
Modello di rete TCP/IP a cinque livelli (importante)
Incapsulamento e decentralizzazione
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La rete è divisa in Principi di rete e programmazione di rete，Comunicazione di rete: più computer sono collegati insieme per completare la condivisione dei dati, infatti, si tratta di trasmissione di dati tra computer attraverso la rete, che si può anche dire essere trasmissione di dati di rete.
Locale, una rete privata stabilita localmente che consente la comunicazione di rete tra host nella LAN, detta anche Intranet, la comunicazione tra la rete locale e la rete locale è impossibile senza una connessione.L'ambito della LAN è fisso, come una scuola o una fabbrica,Copertura ridotta, efficienza di trasmissione rapida, bassa latenza, utilizzata principalmente per la condivisione e la comunicazione delle risorse locali
Attraverso i router, più reti locali sono collegate per formare fisicamente una rete su larga scala, formando una rete geografica. . Le LAN all'interno della WAN appartengono tutte alle sue sottoreti.Infatti, ogni rete locale è connessa tramite un router, che può essere considerato come un'enorme rete locale, chiamata rete geografica.Ampia copertura, efficienza di trasmissione lenta e latenza elevata,Utilizzato principalmente per la connessione remota e la trasmissione dei dati
Se si tratta di una rete geografica pubblica globale, viene chiamata Internet (nota anche come rete pubblica, rete esterna), che è un sottoinsieme della rete geografica.La rete geografica, a volte citata in un contesto vago, in realtà si riferisce a Internet.
La relazione e la differenza tra LAN e WAN:
Ad esempio, un'azienda ha molte filiali in diverse regioni e ciascuna filiale può essere considerata come una rete locale.Possiamo collegare tutte le filiali tramite connessioni di rete, in modo da poter ottenere la comunicazione interregionale. Questa è chiamata rete geografica
Il terzo livello (livello di rete) del modello OSI viene utilizzato principalmente per connettere più reti e selezionare il percorso migliore per l'inoltro in base all'indirizzo di destinazione del pacchetto di dati.
Si può immaginare che di solito i computer della nostra sala computer siano collegati a un router e solo questi pochi computer possano comunicare. Tuttavia, se i router vengono nuovamente collegati, si formerà gradualmente un'enorme rete e più computer e router potranno comunicare può comunicare. Può essere connesso alla rete esterna, in modo da poter comunicare con i computer ovunque
I router generalmente hanno 5 porte di rete, 1 WAN e 4 LAN. La porta WAN viene utilizzata per connettersi al router di livello superiore. Tuttavia, le porte lo sono limitato, quindi introducendo uno switch è possibile connettersi a più dispositivi tramite lo switch, che è anche collegato alla porta LAN
Nel secondo livello del modello OSI (livello collegamento dati), ogni switch dispone di una tabella di indirizzi MAC(chiamata anche tabella di inoltro degli indirizzi),Registrato l'indirizzo MAC del dispositivo collegato a ciascuna porta . Interrogando questa tabella,Lo switch può determinare il percorso di inoltro di ciascun frame di dati e quindi inoltrare il frame di dati al dispositivo di destinazione
La porta dello switch non deve essere configurata in modo speciale. È collegata direttamente alla porta LAN del router. Lo switch viene utilizzato per espandere i punti di connessione nella LAN (ovvero è possibile collegare più dispositivi). più porte (8, 16, 24 o più), è possibile collegare più dispositivi e connettersi alla stessa rete per facilitare la comunicazione di rete.
La differenza tra i due:
Il router si trova a livello di rete e viene indirizzato in base all'indirizzo IP.，I router possono gestire i protocolli TCP/IP, l'interruttore non può Gli switch vengono indirizzati in base all'indirizzo MAC.Lo switch è a livello di collegamento dati
Il router può allocare un IP a molti host e questi host mostrano solo un IP al mondo esterno. . Uno switch può connettere molti host e ciascuno di questi host ha il proprio indirizzo IP.
I router possono connettersi a diversi tipi di reti e dispongono di funzionalità di connettività WAN, quindi è adatto per la creazione di reti aziendali di grandi dimensioni o per l'accesso a Internet.Gli switch vengono utilizzati nelle LAN interne per connettere più dispositivi
esempio:Ognuno di noi equivale a un host, il router equivale a un corriere, il direttore del dormitorio equivale a uno switch e la scuola è una rete locale .Il corriere consegna il pacco alla scuola in base all'indirizzo della scuola (IP), quindi consegna il pacco al gestore del dormitorio in base all'edificio del dormitorio (IP sottorete). Il gestore del dormitorio te lo consegna in base al tuo nome (MAC). .
L'indirizzo IP è l'indirizzo di rete utilizzato per individuare un dispositivo (come un host, un router, ecc.) , può essere inteso come descrivere l'indirizzo del nostro computer sulla rete. Il ruolo dell'indirizzo IP nella rete:Utilizzato per l'instradamento e il posizionamento in rete tra dispositivi per garantire che i pacchetti di dati possano trovare il dispositivo di destinazione sulla rete .Tieni presente che gli indirizzi IP possono cambiare
Formato:Nei computer, un numero binario a 32 bit viene solitamente diviso in quattro "numeri binari a 8 bit" (ovvero 4 byte) per rappresentare l'indirizzo, ma è scomodo utilizzare il binario per rappresentarlo.Il decimale puntato viene solitamente utilizzato per rappresentare l'indirizzo IP, utilizzando 4 numeri decimali compresi tra 0 e 255, quindi utilizzando 3 punti per rappresentare l'indirizzo IP
L’indirizzo IP individua l’indirizzo dell’host sulla rete. Ma dopo che i dati sono stati trasmessi all'host, quale programma li riceve?È necessario utilizzare il numero di porta per l'identificazione
Il numero di porta viene utilizzato per distinguere le diverse applicazioni sull'host. Si può anche dire che localizza il processo nell'host.。Programmi diversi non possono associare lo stesso numero di porta, proprio come il numero di porta di mysql è legato a 3306, se anche gli altri tuoi programmi sono vincolati a questo numero di porta, sarà caotico.Ma un programma può associare più numeri di porta
Formato:L'intervallo del numero di porta del sistema è 0 ~ 65535 (2 byte), 0 ~ 1023. Generalmente, il sistema ha scopi speciali e generalmente non li utilizziamo.
IP e numero di porta possono essere considerati una coppia, simile al principio dell'invio di consegna espressa. Sono presenti l'indirizzo del mittente (IP di origine), il numero di telefono del mittente (numero di porta di origine), l'indirizzo del destinatario (IP di destinazione), il numero di telefono del destinatario (). numero del porto di destinazione) e l'accordo (società espressa) verranno spiegati in dettaglio in seguito.
Con l'indirizzo IP e il numero di porta è possibile localizzare l'unico processo nella rete, ma la comunicazione di rete utilizza dati binari per la trasmissione.Devi comunicare all'altra parte come sono i dati inviati. A questo punto, devi utilizzare un protocollo per specificare il formato dei dati di entrambe le parti.
L'essenza della rete è trasmettere i dati attraverso segnali ottici/elettrici. Usiamo protocolli per stipulare il formato dei dati di entrambe le parti prima di procedere con la transazione altrimenti sarà solo shua shua.
Quintuplicare:
Nel protocollo TCP/IP, viene utilizzata una cinque tupla per identificare una comunicazione di rete. Di seguito sono riportate le informazioni necessarie in una comunicazione di rete.
1. IP di origine: identifica l'host di origine
2. Numero di porta di origine: identifica il processo nell'host di origine che invia i dati per questa comunicazione.
3. IP di destinazione: identifica l'host di destinazione
4. Numero di porta di destinazione: identifica il processo nell'host di destinazione che riceve i dati per questa comunicazione.
5. Numero di protocollo: identifica il formato dei dati concordato sia dal processo mittente che da quello ricevente.
Il numero di porta di origine e il numero di porta di destinazione sono al livello di trasporto e l'IP di origine e l'IP di destinazione sono al livello di rete! ! !
Se non capisci, guarda l’immagine qui sotto
Per i protocolli di rete è necessario Suddiviso in più livelli di definizione e gestione.Classificare il protocollo in base al tipo e alla funzione, quindi impostare la relazione gerarchica. Il livello superiore chiama il livello inferiore e il livello inferiore fornisce supporto al livello superiore, in modo simile a ciò che intendiamo quando chiamiamo l'interfaccia. , il suo vantaggio è che non abbiamo bisogno di sapere come viene implementata in fondo quando chiamiamo l'interfaccia. Dobbiamo solo sapere come usare questa interfaccia e sapere cosa fa.Non è necessario che l'interfaccia sappia chi la stiamo chiamando e incapsulerà i dettagli di implementazione per evitare modifiche.
Esempio di stratificazione: Proprio come in una grande azienda, il capo emette istruzioni, in modo simile alla ricorsione, e le trasmette. I leader di ogni livello ricevono le istruzioni, le passano ai dipendenti per l'elaborazione, quindi le restituiscono dopo l'elaborazione e infine le restituiscono. la risposta del capo.Comunicare in questo modo è conveniente per la direzione e nel complesso ordinato
Il modello a sette livelli OSI è complesso e poco pratico, quindi il modello a sette livelli OSI non è stato implementato o implementato. Apparendo solo nel libro, conosciamoci.La maggior parte utilizza ancora il modello di rete a cinque livelli TCP/IP.
Si tratta di una versione semplificata del modello di rete a sette livelli OSI, che combina il livello dell'applicazione, il livello della presentazione e il livello della sessione in OSI in un unico livello dell'applicazione. . Il protocollo di comunicazione TCP/IP adotta una struttura gerarchica a 5 livelli.Ogni livello chiama la rete fornita dal livello sottostante per completare le sue esigenze
Fornisci un esempio per illustrare ciascun livello: Ad esempio, se acquistiamo un capo di abbigliamento su Taobao, puoi anche scegliere di acquistare pantaloni e altri articoli, che appartengono al livello di applicazione. Quindi il commerciante riceve le nostre informazioni relative all'ordine come destinatario, numero di telefono, ecc. Queste appartengono al livello di trasporto. Quindi il commerciante chiama il corriere per gestirlo e il corriere sceglie un percorso appropriato (considererà molti fattori come efficienza, costi, ecc.), come da Shanghai a Hangzhou a Shaoxing per il trasporto, che appartiene alla rete strato. Quindi dobbiamo considerare come trasportare in luoghi adiacenti, come il trasporto da Shanghai a Hangzhou in treno e il trasporto da Hangzhou a Shaoxing in aereo. Questo appartiene al livello di collegamento dati. L'ultimo passaggio consiste nell'utilizzare le attrezzature di trasporto per il trasporto, che appartengono allo strato fisico.Il seguente incapsulamento e separazione verrà spiegato con esempi.
Strato fisico:Converti i frame di dati a livello di collegamento dati in numeri binari, trasmessi attraverso supporti fisici (quali cavi, fibre ottiche, ecc.)
Livello di collegamento dati: responsabileI frame di dati vengono trasmessi sulla stessa LAN，Prestare attenzione ai dettagli di trasmissione tra nodi adiacenti, lo strato dello switch
Livello di rete: responsabileTrasferimento di pacchetti di dati tra reti diversee seleziona il percorso migliore,L'attenzione si concentra sulla pianificazione del percorso nella comunicazione, lo strato in cui si trova il router
Livello di trasporto: fornisce end-to-endServizio di comunicazione, garantendo la trasmissione completa dei dati.Concentrati su dove iniziano e finiscono le comunicazioni
Livello applicativo: interagisce direttamente con le applicazioni e fornisce servizi di rete
Il livello in cui si trova il dispositivo di rete:
perun ospiteAd esempio, implementa il kernel del suo sistema operativoDal livello di trasporto al livello fisicoContenuto
perun routerIn altre parole, ha raggiuntoDa livello di rete a livello fisico
perun interruttoreIn altre parole, ha raggiuntoLivello di collegamento dati al livello fisico
perun centroIn altre parole, ha raggiuntostrato fisico
Descrivi il processo di trasmissione dei dati durante la comunicazione di rete. Prendiamo un esempio di invio di informazioni. Parliamo prima dell'incapsulamento. In effetti, è simile all'invio di consegna espressa.
mittente
Livello di applicazione:
Usiamo il programma di chat per inviare un messaggio a qualcuno e wx impacchetterà il Java che inseriamo in un pacchetto di dati a livello di applicazione.(Il formato è noto solo ai programmatori wx) Usare le stringhe per la giunzione è proprio come quando inviamo l'articolo tramite consegna espressa, aggiungiamo noi stessi un pacco all'articolo e quando raggiunge il corriere (livello di trasporto), verrà imballato Ancora.I protocolli del livello applicativo possono essere regolati in modo flessibile dai programmatori
Successivamente i pacchetti di dati del livello applicativo vengono trasmessi al livello di trasporto per l'elaborazione tramite l'API del sistema operativo.
Livello di trasporto:
Protocolli del livello di trasporto come TCP, UDP . Riconfezionare i pacchetti di dati del livello di applicazione significa utilizzare stringhe per unire le intestazioni del livello di trasporto come TCP e UDP in pacchetti di dati appartenenti al livello di trasporto. Un pacchetto di dati = intestazione + carico utile
In questo momento, il pacchetto di dati del livello di trasporto = intestazione UDP + il pacchetto di dati del livello di applicazione successivo (ovvero il carico utile dell'intestazione del pacchetto). L'intestazione UDP è un dato binario contenente le informazioni chiave, ovvero il numero di porta di origine e il numero di porta di destinazione., e poi viene imballato. Ad esempio, quando si invia lo schermo, etichettarlo come oggetto fragile e aggiungere alcune misure di protezione per ridurre la possibilità di rottura.
Ricorda che il numero della porta di origine e il numero della porta di destinazione si trovano a livello di trasporto!I pacchetti di dati a livello di trasporto vengono elaborati e quindi passati al livello di rete per l'elaborazione.
Livello di rete:
Il protocollo più importante a livello di rete è il protocollo IP, lo strato di rete riconfeziona anche i pacchetti di dati dello strato di trasporto, utilizza stringhe per unire l'intestazione IP e li trasforma in pacchetti di dati appartenenti allo strato di rete.
In questo momento, il pacchetto di dati a livello di rete = intestazione IP + intestazione UDP + pacchetto di dati a livello di applicazione (ovvero il carico utile dell'intestazione IP). L'intestazione IP contiene molti attributi, i più importanti dei quali sono l'IP di origine e l'IP di destinazione.
Ricorda che l'IP di origine e l'IP di destinazione sono a livello di rete!I pacchetti di dati a livello di rete vengono elaborati e quindi passati al livello di collegamento dati per l'elaborazione.
livello di collegamento dati:
Un protocollo tipico del livello di collegamento dati è Ethernet, dove Ethernet viene utilizzato per rappresentare il mezzo per la trasmissione dei dati in rete., il livello di collegamento dati ricompenserà i pacchetti di dati del livello di rete, utilizzerà stringhe per unire l'intestazione del frame Ethernet e aggiungerà un frame trailer e lo trasformerà in un pacchetto di dati appartenente al livello di collegamento dati.
In questo momento, il pacchetto del livello di collegamento dati = intestazione del frame Ethernet + intestazione del pacchetto IP + intestazione del pacchetto UDP + pacchetto di dati del livello dell'applicazione (ovvero il carico utile dell'intestazione del pacchetto Ethernet) + coda del frame. L'intestazione Ethernet contiene anche molti attributi, i più importanti dei quali sono l'indirizzo MAC di origine e l'indirizzo MAC di destinazione (che descrive l'indirizzo della scheda di rete/adattatore di rete)
Cos'è una scheda/adattatore di rete?Un componente hardware progettato per consentire ai computer di comunicare su una rete di computer, ha un indirizzo fisso al momento della produzione.Generalmente utilizziamo gli indirizzi MAC per identificare le schede/adattatori di rete。In una LAN, i dispositivi comunicano tra loro tramite indirizzi MAC per garantire che i frame di dati possano trovare la scheda di rete corretta.
Quindi i pacchetti di dati al livello di collegamento dati vengono elaborati e quindi passati al livello fisico per l'elaborazione.
Strato fisico:
Convertire il frame dati Ethernet sopra, i dati della struttura binaria sono 0, 1, in segnali ottici/elettrici per la trasmissione .Dal protocollo iniziale di livello superiore a quello di livello inferiore, ogni livello aggiunge un'intestazione, che in realtà è un incapsulamento.
Il processo di trasmissione incontra il router:Dopo che i dati sono stati trasmessi, vengono inoltrati tramite switch e router. Puoi immaginare che i nostri computer possano comunicare tra loro perché ci sono un sacco di switch e router su di essi.Si noti che quando passa attraverso il router, il livello fisico riceve il segnale fotoelettrico e lo converte in dati binari e lo passa al livello di collegamento dati. Il livello di collegamento dati esegue la stessa operazione, analizza e quindi estrae la parte del carico utile e la trasmette al livello di rete, quindi il livello di rete lo analizzerà. Sceglierà il percorso migliore per l'inoltro, quindi lo incapsulerà al livello di collegamento dati e quindi al livello fisico per la trasmissione. Se incontra nuovamente il router, l'operazione lo farà essere ancora lo stesso.
Il processo di trasmissione incontra l'interruttore:Ma lo stesso vale se passa attraverso un interruttore. Lo strato fisico converte il segnale fotoelettrico in binario e lo trasmette allo strato di collegamento dati. Quindi lo strato di collegamento dati analizza ed estrae la parte del carico utile. Sulla base delle informazioni nella parte del carico utile, decide dove inviare i dati successivamente crea una nuova intestazione e coda del pacchetto. L'incapsulamento viene consegnato allo strato fisico e lo strato fisico lo trasmette.Quindi, quando i dati raggiungono il destinatario, i dati devono essere analizzati (condivisi), ovvero la consegna espressa
ricevitore
Strato fisico:ricevutoIl segnale fotoelettrico proveniente dal mittente viene convertito in dati binari e si ottiene l'intestazione del frame Ethernet., consegnato al livello di collegamento dati per l'elaborazione
livello di collegamento dati:Utilizzare il protocollo EthernetAnalizza i pacchetti di dati Ethernet ed elimina l'intestazione e la coda del pacchetto, invia la parte del payload al livello di rete per l'elaborazione
Livello di rete:Utilizza il protocollo IP per analizzare i pacchetti di dati a livello di rete.Estrai l'intestazione IP e analizzalae quindi inviare la parte del carico utile al livello di trasporto per l'elaborazione
strato di trasporto: utilizza il protocollo UDP per analizzare i pacchetti di dati a livello di trasporto,Estrai l'intestazione UDP e analizzalae quindi inviare la parte del payload al livello dell'applicazione per l'elaborazione
Livello di applicazione:I dati trasmessi dal livello di trasportoLancialo al programma corrispondente in base al numero di porta, quindi il programma wx analizza i dati in esso contenuti. Il modo in cui vengono analizzati si basa sul protocollo del livello di applicazione personalizzato dal programmatore.
Riepilogo dell'intero processo:Messaggi che hai inviatoDopo l'incapsulamento strato per strato, viene convertito in segnali fisici (come segnali ottici/elettrici, ecc.) per la trasmissione., il primo entreràDetermina la LAN corrente e poi vai al routing locale，Il routing locale verrà incapsulato e demultiplexato per selezionare il percorso appropriato., e poi in viaggioQuando incontrano altri router, eseguiranno l'incapsulamento e il demultiplexing per selezionare un percorso appropriato finché non saranno vicini alla rete di destinazione. . Nel router finale vengono eseguiti l'incapsulamento e la suddivisione.Analizza l'indirizzo IP in indirizzo MAC tramite il protocollo APR, se l'indirizzo MAC corrispondente non viene trovato, il router invierà una richiesta di broadcast,Il dispositivo di destinazione risponderà fornendo l'indirizzo MAC, quindi la trasmissione all'interno della LAN raggiungerà finalmente il dispositivo di destinazione.
Quelli sopra riportati sono alcuni punti di conoscenza di base su Internet. Internet ha molti contenuti ed è molto ampio. Verrà spiegato in modo approfondito in seguito.💕
Si dedica alla ricerca tecnologica da più di 30 anni ed è esperto in vari linguaggi come Java, Linux, Javascript, php, css, ecc. Ha dato numerosi contributi nel campo dell'open source stazione di documentazione per gli sviluppatori per condividere alcuni problemi nello sviluppo della tecnologia per riferimento futuro
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