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2024-07-12
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No capítulo anterior, apresentamos o uso do código Java para operar arquivos. Hoje falaremos sobre alguns pontos de conhecimento básico da rede para que possamos ter um entendimento mais profundo da rede posteriormente.
Noções básicas de comunicação em rede
Modelo de rede OSI de sete camadas
Modelo de rede TCP/IP de cinco camadas (importante)
Encapsulamento e descentralização
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A rede está dividida em Princípios de rede e programação de rede，Comunicação em rede: vários computadores estão conectados para completar o compartilhamento de dados, na verdade, é a transmissão de dados entre computadores através da rede, o que também pode ser considerado uma transmissão de dados em rede.
Local, uma rede privada estabelecida localmente que permite a comunicação de rede entre hosts na LAN, também conhecida como intranet, a comunicação entre a rede local e a rede local é impossível sem uma conexão.O escopo da LAN é fixo, como uma escola ou uma fábrica,Cobertura pequena, eficiência de transmissão rápida, baixa latência, usada principalmente para compartilhamento e comunicação de recursos locais
Através de roteadores, múltiplas redes locais são conectadas para formar fisicamente uma rede de grande escala, formando uma rede de área ampla. . Todas as LANs dentro da WAN pertencem às suas sub-redes.Na verdade, cada rede local é conectada por meio de um roteador, que pode ser considerado uma enorme rede local, chamada rede de área ampla.Grande cobertura, eficiência de transmissão lenta e alta latência,Usado principalmente para conexão remota e transmissão de dados
Se for uma rede pública global, é chamada de Internet (também conhecida como rede pública, rede externa), que é um subconjunto da rede remota.A rede de longa distância, às vezes referida em um contexto vago, na verdade se refere à Internet.
A relação e diferença entre LAN e WAN:
Por exemplo, uma empresa possui muitas filiais em diferentes regiões e cada filial pode ser considerada uma rede local.Podemos conectar todas as filiais por meio de conexões de rede, para que a comunicação inter-regional possa ser alcançada. Isso é chamado de rede de área ampla.
A terceira camada (camada de rede) do modelo OSI é usada principalmente para conectar múltiplas redes e selecionar o melhor caminho para encaminhamento com base no endereço de destino do pacote de dados.
Pode-se imaginar que normalmente os computadores da nossa sala de informática estão conectados a um roteador, e apenas esses poucos computadores podem se comunicar. No entanto, se os roteadores forem conectados novamente, uma enorme rede será gradualmente formada e mais computadores poderão se comunicar, e os roteadores. pode se comunicar. Pode ser conectado à rede externa, para que possamos nos comunicar com computadores em qualquer lugar.
Os roteadores geralmente têm 5 portas de rede, 1 WAN e 4 LAN. A porta WAN é usada para conectar ao roteador de nível superior. A porta LAN é conectada ao roteador para que vários computadores se comuniquem na mesma LAN. limitado, portanto, a introdução de um switch pode conectar-se a mais dispositivos através do switch, que também está conectado à porta LAN
Na segunda camada do modelo OSI (camada de enlace de dados), cada switch possui uma tabela de endereços MAC(também chamada de tabela de encaminhamento de endereço),Registrou o endereço MAC do dispositivo conectado a cada porta . Ao consultar esta tabela,O switch pode determinar o caminho de encaminhamento de cada quadro de dados e então encaminhar o quadro de dados para o dispositivo de destino
A porta do switch não precisa ser configurada especialmente. Ela está diretamente conectada à porta LAN do roteador. O switch é usado para expandir os pontos de conexão na LAN (ou seja, mais dispositivos podem ser conectados). mais portas (8, 16, 24 ou mais), você pode conectar mais dispositivos e conectar-se à mesma rede para facilitar a comunicação em rede.
A diferença entre os dois:
O roteador está na camada de rede e é endereçado com base no endereço IP.，Roteadores podem lidar com protocolos TCP/IP, o interruptor não pode Os switches são endereçados com base no endereço MAC.O switch está na camada de enlace de dados
O roteador pode alocar um IP para vários hosts, e esses hosts mostram apenas um IP para o mundo externo. . Um switch pode conectar muitos hosts e cada um desses hosts possui seu próprio endereço IP.
Os roteadores podem se conectar a diferentes tipos de redes e possuem recursos de conectividade WAN, por isso é adequado para construir grandes redes empresariais ou acesso à Internet.Switches são usados em LANs internas para conectar vários dispositivos
exemplo:Cada um de nós equivale a um host, o roteador equivale a um mensageiro, o gerente do dormitório equivale a um switch e a escola é uma rede local. .O mensageiro entrega o pacote na escola com base no endereço da escola (IP) e, em seguida, entrega o pacote ao gerente do dormitório com base no prédio do dormitório (IP da sub-rede). O gerente do dormitório entrega a você com base no seu nome (MAC). .
Endereço IP é o endereço de rede usado para localizar um dispositivo (como um host, roteador, etc.) , pode ser entendido como a descrição do endereço do nosso computador na rede. O papel do endereço IP na rede:Usado para roteamento e posicionamento de rede entre dispositivos para garantir que os pacotes de dados possam encontrar o dispositivo alvo na rede .Observe que os endereços IP podem mudar
Formatar:Em computadores, um número binário de 32 bits é geralmente dividido em quatro "números binários de 8 bits" (ou seja, 4 bytes) para representar o endereço, mas é inconveniente usar binário para representá-lo.Decimal pontilhado geralmente é usado para representar o endereço IP, usando 4 números decimais entre 0-255 e, em seguida, usando 3 pontos para representar o endereço IP
O endereço IP localiza o endereço do host na rede. Mas depois que os dados são transmitidos ao host, qual programa os recebe?Precisa usar o número da porta para identificação
O número da porta é usado para distinguir diferentes aplicativos no host. Também pode ser usado para localizar o processo no host.。Programas diferentes não podem vincular o mesmo número de porta, assim como o número da porta do mysql está vinculado a 3306, se seus outros programas também estiverem vinculados a esse número de porta, será caótico.Mas um programa pode vincular vários números de porta
Formatar:O intervalo de números da porta do sistema é 0 ~ 65535 (2 bytes), 0 ~ 1023. Geralmente, o sistema tem finalidades especiais e geralmente não as usamos.
O IP e o número da porta podem ser considerados um par, semelhante ao princípio do envio de entrega expressa. Existem endereço do remetente (IP de origem), número de telefone do remetente (número da porta de origem), endereço do destinatário (IP de destino), número de telefone do destinatário (). número da porta de destino) e contrato (empresa expressa) serão explicados em detalhes posteriormente.
Com o endereço IP e o número da porta, o único processo na rede pode ser localizado, mas a comunicação em rede utiliza dados binários para transmissão.Você precisa informar à outra parte como são os dados enviados. Neste momento, você precisa usar um protocolo para especificar o formato dos dados de ambas as partes.
A essência da rede é transmitir dados através de sinais ópticos/elétricos. Usamos protocolos para estipular o formato dos dados de ambas as partes. Um acordo é semelhante às transações de gangue. antes de prosseguir com a transação, caso contrário, será apenas shua shua.
Quintuplicar:
No protocolo TCP/IP, uma tupla de cinco é usada para identificar uma comunicação de rede. A seguir estão as informações necessárias em uma comunicação de rede.
1. IP de origem: identifica o host de origem
2. Número da porta de origem: identifica o processo no host de origem que envia dados para esta comunicação.
3. IP de destino: identifica o host de destino
4. Número da porta destino: identifica o processo no host destino que recebe os dados para esta comunicação.
5. Número do protocolo: identifica o formato dos dados acordado tanto pelo processo de envio quanto pelo processo de recebimento.
O número da porta de origem e o número da porta de destino estão na camada de transporte, e o IP de origem e o IP de destino estão na camada de rede! ! !
Se você não entendeu, veja a imagem abaixo
Para protocolos de rede, é necessário Dividido em vários níveis para definição e gestão.Classifique o protocolo de acordo com seu tipo e função e, em seguida, configure o relacionamento hierárquico. A camada superior chama a camada inferior, e a camada inferior fornece suporte à camada superior, semelhante ao que queremos dizer com chamada de interface. , sua vantagem é que não precisamos saber como ela é implementada na parte inferior ao chamar a interface. Precisamos apenas saber como usar essa interface e saber o que ela faz.A interface não precisa saber para quem a estamos chamando e irá encapsular os detalhes da implementação para evitar modificações.
Exemplo de camadas: Assim como uma grande empresa, o chefe emite instruções, semelhantes à recursão, e as repassa. Os líderes de cada nível recebem as instruções, repassam-nas aos funcionários para processamento, devolvem-nas após o processamento e, por fim, devolvem-nas. a resposta do chefe.A comunicação desta forma é conveniente para a gestão e para a ordem geral.
O modelo OSI de sete camadas é complexo e impraticável, portanto o modelo OSI de sete camadas não foi implementado ou implementado. Apenas aparecendo no livro, vamos nos conhecer.A maioria ainda usa o modelo de rede TCP/IP de cinco camadas.
É uma versão simplificada do modelo de rede OSI de sete camadas, que combina a camada de aplicação, a camada de apresentação e a camada de sessão no OSI em uma camada de aplicação. . O protocolo de comunicação TCP/IP adota uma estrutura hierárquica de 5 camadas.Cada camada chama a rede fornecida pela camada abaixo dela para atender às suas necessidades.
Dê um exemplo para ilustrar cada camada: Por exemplo, se comprarmos uma peça de roupa no Taobao, você também pode optar por comprar calças e outros itens, que pertencem à camada de aplicação. Em seguida, o comerciante recebe nossas informações relacionadas ao pedido, como destinatário, número de telefone, etc. Isso pertence à camada de transporte. Em seguida, o comerciante liga para a empresa de courier para cuidar disso, e a empresa de courier escolhe um caminho apropriado (considerará muitos fatores, como eficiência, custo, etc.), como Xangai a Hangzhou a Shaoxing para transporte, que pertence à rede camada. Em seguida, precisamos considerar como transportar para locais adjacentes, como o transporte de Xangai para Hangzhou por via ferroviária e o transporte de Hangzhou para Shaoxing por avião. A última etapa é utilizar equipamentos de transporte para o transporte, que pertencem à camada física.O seguinte encapsulamento e separação serão explicados com exemplos.
Camada física:Converta quadros de dados na camada de enlace de dados em números binários, transmitido através de meios físicos (como cabos, fibras ópticas, etc.)
Camada de enlace de dados: responsável porOs quadros de dados são transmitidos na mesma LAN，Preste atenção aos detalhes de transmissão entre nós adjacentes, a camada do switch
Camada de rede: Responsável porTransferindo pacotes de dados entre diferentes redese selecione o melhor caminho,O foco está no planejamento de rotas na comunicação, a camada onde o roteador está
Camada de transporte: Fornece ponta a pontaServiço de comunicação, garantindo a transmissão completa dos dados.Concentre-se em onde as comunicações começam e terminam
Camada de aplicação: interage diretamente com aplicações e fornece serviços de rede
A camada onde o dispositivo de rede está localizado:
paraum hospedeiroPor exemplo, o kernel do seu sistema operacional implementaCamada de transporte para camada físicaContente
paraum roteadorEm outras palavras, conseguiuCamada de rede para camada física
parauma trocaEm outras palavras, conseguiuCamada de enlace de dados para camada física
paraum hubEm outras palavras, conseguiucamada física
Descreva o processo de transmissão de dados durante a comunicação em rede. Vamos dar um exemplo de envio de informações. Na verdade, é semelhante ao envio de entrega expressa.
remetente
Camada de aplicação:
Usamos o programa de bate-papo para enviar uma mensagem a alguém e wx empacotará o java que inserimos em um pacote de dados da camada de aplicativo.(O formato é conhecido apenas por programadores wx) Usar strings para emendar é como quando enviamos o item por entrega expressa, nós mesmos adicionamos um pacote ao item e quando ele chega ao correio (camada de transporte), ele será embalado de novo.Os protocolos da camada de aplicação podem ser ajustados de forma flexível pelos programadores
Em seguida, os pacotes de dados da camada de aplicação são transmitidos para a camada de transporte para processamento através da API do sistema operacional.
Camada de transporte:
Protocolos da camada de transporte, como TCP, UDP . Reembalar os pacotes de dados da camada de aplicação é usar strings para unir os cabeçalhos da camada de transporte, como TCP e UDP, em pacotes de dados pertencentes à camada de transporte. Um pacote de dados = cabeçalho + carga útil
Neste momento, o pacote de dados da camada de transporte = cabeçalho UDP + o pacote de dados da camada de aplicação seguinte (ou seja, a carga útil do cabeçalho do pacote). O cabeçalho UDP é um dado binário que contém as informações principais, que são o número da porta de origem e o número da porta de destino.e depois é embalado. Por exemplo, ao enviar a tela, rotule-a como um item frágil e adicione algumas medidas de proteção para reduzir a possibilidade de quebra.
Lembre-se de que o número da porta de origem e o número da porta de destino estão na camada de transporte!Os pacotes de dados na camada de transporte são processados e depois passados para a camada de rede para processamento.
Camada de rede:
O protocolo mais importante na camada de rede é o protocolo IP, a camada de rede também reembala os pacotes de dados da camada de transporte, usa strings para unir o cabeçalho IP e os transforma em pacotes de dados pertencentes à camada de rede.
Neste momento, o pacote de dados na camada de rede = cabeçalho IP + cabeçalho UDP + pacote de dados na camada de aplicação (ou seja, a carga útil do cabeçalho IP). O cabeçalho IP contém muitos atributos, sendo os mais importantes o IP de origem e o IP de destino.
Lembre-se de que o IP de origem e o IP de destino estão na camada de rede!Os pacotes de dados na camada de rede são processados e depois passados para a camada de enlace de dados para processamento.
camada de enlace de dados:
Um protocolo típico da camada de enlace de dados é o Ethernet, onde a Ethernet é usada para representar o meio de transmissão de dados da rede., a camada de enlace de dados reembalará os pacotes de dados da camada de rede, usará strings para unir o cabeçalho do quadro Ethernet e adicionará um trailer de quadro e o transformará em um pacote de dados pertencente à camada de enlace de dados.
Neste momento, o pacote da camada de enlace de dados = cabeçalho do quadro Ethernet + cabeçalho do pacote IP + cabeçalho do pacote UDP + pacote de dados da camada de aplicação (ou seja, a carga útil do cabeçalho do pacote Ethernet) + cauda do quadro. O cabeçalho Ethernet também contém muitos atributos, dos quais os mais importantes são o endereço MAC de origem e o endereço MAC de destino (que descreve o endereço da placa de rede/adaptador de rede).
O que é uma placa/adaptador de rede?Uma peça de hardware de computador projetada para permitir que computadores se comuniquem através de uma rede de computadores, ele possui um endereço fixo quando é fabricado.Geralmente usamos endereços MAC para identificar placas/adaptadores de rede。Em uma LAN, os dispositivos se comunicam entre si por meio de endereços MAC para garantir que os quadros de dados possam encontrar a placa de rede correta.
Em seguida, os pacotes de dados na camada de enlace de dados são processados e depois passados para a camada física para processamento.
Camada física:
Converta o quadro de dados Ethernet acima, os dados da estrutura binária são 0, 1, em sinais ópticos/elétricos para transmissão .Do protocolo inicial da camada superior ao protocolo da camada inferior, cada camada adiciona um cabeçalho, que na verdade é encapsulamento.
O processo de transmissão encontra o roteador:Depois que os dados são transmitidos, eles são encaminhados por meio de switches e roteadores. Você pode imaginar que nossos computadores podem se comunicar entre si porque há vários switches e roteadores neles.Observe que ao passar pelo roteador, a camada física recebe o sinal fotoelétrico e o converte em dados binários e os passa para a camada de enlace de dados. A camada de enlace de dados realiza a mesma operação, analisa e então retira a parte da carga útil e a passa. para a camada de rede e, em seguida, a camada de rede o analisa. Ele escolherá o melhor caminho para encaminhamento e, em seguida, encapsulará-o na camada de enlace de dados e, em seguida, na camada física para transmissão. ainda seja o mesmo.
O processo de transmissão encontra o switch:Mas o mesmo acontece se passar por um switch. A camada física converte o sinal fotoelétrico em binário e o transmite para a camada de enlace de dados. Em seguida, a camada de enlace de dados analisa e extrai a parte da carga útil, com base nas informações da parte da carga útil, ela decide para onde enviar os dados em seguida. cria um novo cabeçalho e cauda do pacote. O encapsulamento é entregue à camada física e a camada física o transmite.Então, quando os dados chegam ao destinatário, os dados devem ser analisados (compartilhados), ou seja, a entrega expressa
receptor
Camada física:recebidoO sinal fotoelétrico do remetente é convertido em dados binários e o cabeçalho do quadro Ethernet é obtido., entregue à camada de enlace de dados para processamento
camada de enlace de dados:Usar protocolo EthernetAnalise pacotes de dados Ethernet e retire o cabeçalho e o final do pacote, jogue a parte da carga útil na camada de rede para processamento
Camada de rede:Use o protocolo IP para analisar pacotes de dados na camada de rede.Retire o cabeçalho IP e analise-oe, em seguida, jogue a parte da carga útil na camada de transporte para processamento
camada de transporte: Use o protocolo UDP para analisar pacotes de dados na camada de transporte,Retire o cabeçalho UDP e analise-oe, em seguida, jogue a parte da carga útil na camada de aplicativo para processamento
Camada de aplicação:Os dados transmitidos da camada de transporteJogue-o no programa correspondente de acordo com o número da portae, em seguida, o programa wx analisa os dados nele contidos. A forma como eles são analisados é baseada no protocolo da camada de aplicativo personalizado pelo programador.
Resumo de todo o processo:Mensagens que você enviouApós o encapsulamento camada por camada, ele é convertido em sinais físicos (como sinais ópticos/elétricos, etc.) para transmissão., primeiro estará emDetermine a LAN atual e vá para o roteamento local，O roteamento local será encapsulado e demultiplexado para selecionar o caminho apropriado., e depois no caminhoAo encontrar outros roteadores, eles realizarão encapsulamento e demultiplexação para selecionar um caminho apropriado até que estejam próximos da rede alvo. . No roteador final, são realizados o encapsulamento e a divisão.Analisar endereço IP em endereço MAC por meio do protocolo APR, se o endereço MAC correspondente não for encontrado, o roteador enviará uma solicitação de transmissão,O dispositivo alvo responderá fornecendo o endereço MAC e então a transmissão dentro da LAN finalmente alcançará o dispositivo alvo.
Acima estão alguns pontos de conhecimento básico sobre a Internet. A Internet tem muito conteúdo e é muito ampla. Serão explicados em detalhes mais tarde.💕
Ele se dedica à pesquisa de tecnologia há mais de 30 anos e é proficiente em diversas linguagens como java, linux, javascript, php, css, etc. estação de documentação do desenvolvedor para compartilhar alguns problemas no desenvolvimento de tecnologia para referência futura.
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