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2024-07-12
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En el capítulo anterior, presentamos el uso de código Java para operar archivos. Hoy hablaremos sobre algunos puntos de conocimiento básico de la red para que podamos tener una comprensión más profunda de la red más adelante.
Conceptos básicos de comunicación en red
Modelo de red de siete capas OSI
Modelo de red TCP/IP de cinco capas (importante)
Encapsulación y descentralización
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La red se divide en Principios de red y programación de red.，Comunicación de red: varias computadoras están conectadas entre sí para completar el intercambio de datosDe hecho, es transmisión de datos entre computadoras a través de la red, lo que también se puede decir que es transmisión de datos en red.
Local, una red privada establecida localmente que permite la comunicación de red entre hosts en la LAN, también conocida como intranet; la comunicación entre la red de área local y la red de área local es imposible sin una conexión.El alcance de la LAN es fijo., como una escuela o una fábrica,Cobertura pequeña, eficiencia de transmisión rápida, baja latencia, utilizada principalmente para comunicación e intercambio de recursos locales.
A través de enrutadores, se conectan múltiples redes de área local para formar físicamente una red a gran escala, formando una red de área amplia. . Todas las LAN dentro de la WAN pertenecen a sus subredes.De hecho, cada red de área local está conectada a través de un enrutador, que puede considerarse como una red de área local enorme, llamada red de área amplia.Gran cobertura, eficiencia de transmisión lenta y alta latencia.Se utiliza principalmente para conexión remota y transmisión de datos.
Si se trata de una red pública global de área amplia, se denomina Internet (también conocida como red pública, red externa), que es un subconjunto de la red de área amplia.La red de área amplia a la que a veces se hace referencia en un contexto vago, en realidad se refiere a Internet.
La relación y diferencia entre LAN y WAN:
Por ejemplo, una empresa tiene muchas sucursales en diferentes regiones y cada sucursal puede considerarse como una red de área local.Podemos conectar todas las sucursales a través de conexiones de red, de modo que se pueda lograr la comunicación entre regiones. Esto se denomina red de área amplia.
La tercera capa (capa de red) del modelo OSI se utiliza principalmente para conectar múltiples redes y seleccionar la mejor ruta para el reenvío en función de la dirección de destino del paquete de datos.
Se puede imaginar que, por lo general, las computadoras de nuestra sala de computadoras están conectadas a un enrutador y solo estas pocas computadoras pueden comunicarse. Sin embargo, si los enrutadores se vuelven a conectar, gradualmente se formará una red enorme y más computadoras podrán comunicarse y los enrutadores. Puede comunicarse. Puede conectarse a la red externa, para que podamos comunicarnos con computadoras en cualquier lugar.
Los enrutadores generalmente tienen 5 puertos de red, 1 WAN y 4 LAN. El puerto WAN se usa para conectarse al enrutador de nivel superior. Sin embargo, los puertos son. Limitado, por lo que al introducir un conmutador se puede conectar a más dispositivos a través del conmutador, que también está conectado al puerto LAN.
En la segunda capa del modelo OSI (capa de enlace de datos), cada conmutador tiene una tabla de direcciones MAC(también llamada tabla de reenvío de direcciones),Se registró la dirección MAC del dispositivo conectado a cada puerto. . Al consultar esta tabla,El conmutador puede determinar la ruta de reenvío de cada trama de datos y luego reenviar la trama de datos al dispositivo de destino.
El puerto del conmutador no necesita una configuración especial. Está conectado directamente al puerto LAN del enrutador. El conmutador se utiliza para ampliar los puntos de conexión en la LAN (es decir, se pueden conectar más dispositivos). Más puertos (8, 16, 24 o más), puede conectar más dispositivos y conectarse a la misma red para facilitar la comunicación de red.
La diferencia entre los dos:
El enrutador está en la capa de red y se direcciona al enrutador según la dirección IP.，Los enrutadores pueden manejar protocolos TCP/IP, el interruptor no puede Los conmutadores se direccionan según la dirección MAC.El conmutador está en la capa de enlace de datos.
El enrutador puede asignar una IP a muchos hosts, y estos hosts solo muestran una IP al mundo exterior. . Un conmutador puede conectar muchos hosts y cada uno de estos hosts tiene su propia dirección IP.
Los enrutadores pueden conectarse a diferentes tipos de redes y tener capacidades de conectividad WAN, por lo que es adecuado para construir grandes redes empresariales o acceso a Internet.Los conmutadores se utilizan en LAN internas para conectar múltiples dispositivos.
ejemplo:Cada uno de nosotros es equivalente a un host, el enrutador es equivalente a un mensajero, el administrador del dormitorio es equivalente a un conmutador y la escuela es una red de área local. .El mensajero entrega el paquete a la escuela según la dirección de la escuela (IP) y luego lo entrega al administrador del dormitorio según el edificio del dormitorio (subred IP). El administrador del dormitorio se lo entrega a usted según su nombre (MAC). .
La dirección IP es la dirección de red utilizada para localizar un dispositivo (como un host, enrutador, etc.) , puede entenderse como una descripción de la dirección de nuestro ordenador en la red. El papel de la dirección IP en la red:Se utiliza para enrutamiento y posicionamiento de red entre dispositivos para garantizar que los paquetes de datos puedan encontrar el dispositivo de destino en la red. .Tenga en cuenta que las direcciones IP pueden cambiar
Formato:En las computadoras, un número binario de 32 bits generalmente se divide en cuatro "números binarios de 8 bits" (es decir, 4 bytes) para representar la dirección, pero es inconveniente usar binario para representarlo.El decimal con puntos generalmente se usa para representar la dirección IP, usando 4 números decimales entre 0 y 255 y luego usando 3 puntos para representar la dirección IP.
La dirección IP localiza la dirección del host en la red. Pero una vez que los datos se transmiten al host, ¿qué programa los recibe?Necesidad de utilizar el número de puerto para la identificación
El número de puerto se utiliza para distinguir diferentes aplicaciones en el host. También se puede decir que ubica el proceso en el host.。Diferentes programas no pueden vincular el mismo número de puerto, Al igual que el número de puerto de MySQL está vinculado a 3306, entonces si sus otros programas también están vinculados a este número de puerto, será un caos.Pero un programa puede vincular varios números de puerto.
Formato:El rango de números de puerto del sistema es 0 ~ 65535 (2 bytes), 0 ~ 1023. Generalmente, el sistema tiene propósitos especiales y generalmente no los usamos.
La IP y el número de puerto se pueden considerar como un par, similar al principio de envío urgente: hay dirección del remitente (IP de origen), número de teléfono del remitente (número de puerto de origen), dirección del destinatario (IP de destino) y número de teléfono del destinatario (. número de puerto de destino) y el acuerdo (compañía de mensajería) se explicarán en detalle más adelante.
Con la dirección IP y el número de puerto, se puede localizar el único proceso en la red, pero la comunicación de red utiliza datos binarios para la transmisión.Debe decirle a la otra parte cómo son los datos enviados. En este momento, debe utilizar un protocolo para especificar el formato de datos de ambas partes.
La esencia de la red es transmitir datos a través de señales ópticas/eléctricas. Utilizamos protocolos para estipular el formato de datos de ambas partes. Un acuerdo es similar a una pandilla que realiza una transacción. ambas partes quieren antes de la transacción, de lo contrario será shua shua.
Quintuplicar:
En el protocolo TCP/IP, se utiliza una tupla de cinco para identificar una comunicación de red. La siguiente es la información necesaria en una comunicación de red.
1. IP de origen: identifica el host de origen
2. Número de puerto de origen: identifica el proceso en el host de origen que envía datos para esta comunicación.
3. IP de destino: identifica el host de destino
4. Número de puerto de destino: identifica el proceso en el host de destino que recibe datos para esta comunicación.
5. Número de protocolo: identifica el formato de datos acordado tanto por el proceso de envío como por el proceso de recepción.
El número de puerto de origen y el número de puerto de destino están en la capa de transporte, y la IP de origen y la IP de destino están en la capa de red. ! !
Si no lo entiendes, mira la imagen a continuación.
Para los protocolos de red, es necesario Dividido en varios niveles para su definición y gestión.Clasifique el protocolo según su tipo y función, y luego configure la relación jerárquica. La capa superior llama a la capa inferior y la capa inferior proporciona soporte a la capa superior, similar a lo que queremos decir con llamar a la interfaz. Su ventaja es que no necesitamos saber cómo se implementa su implementación subyacente al llamar a la interfaz. Solo necesitamos saber cómo usar esta interfaz y saber qué hace.La interfaz no necesita saber a quién la llamamos y encapsulará los detalles de implementación para evitar modificaciones.
Ejemplo de capas: Al igual que en una gran empresa, el jefe emite instrucciones, similar a la recursividad, y las transmite. Los líderes de cada nivel reciben las instrucciones, las pasan a los empleados para que las procesen, las devuelven después del procesamiento y finalmente regresan. el jefe.Comunicarse de esta manera es conveniente para la gestión y el orden general.
El modelo OSI de siete capas es complejo y poco práctico, por lo que no se ha implementado ni implementado. Recién aparece en el libro, conozcámonos.La mayoría todavía utiliza el modelo de red de cinco capas TCP/IP.
Es una versión simplificada del modelo de red de siete capas OSI, que combina la capa de aplicación, la capa de presentación y la capa de sesión en OSI en una sola capa de aplicación. . El protocolo de comunicación TCP/IP adopta una estructura jerárquica de cinco capas.Cada capa llama a la red proporcionada por la capa debajo de ella para completar sus necesidades.
Dé un ejemplo para ilustrar cada capa: Por ejemplo, si compramos una prenda de vestir en Taobao, también podemos optar por comprar pantalones y otros artículos, que pertenecen a la capa de aplicación. Luego, el comerciante recibe nuestra información relacionada con el pedido, como el destinatario, el número de teléfono, etc. Esto pertenece a la capa de transporte. Luego, el comerciante llama a la empresa de mensajería para que se encargue del asunto, y la empresa de mensajería elige una ruta adecuada (considerará muchos factores como la eficiencia, el costo, etc.), como de Shanghai a Hangzhou a Shaoxing para el transporte, que pertenece a la red. capa. Luego debemos considerar cómo transportarse a lugares adyacentes, por ejemplo, de Shanghai a Hangzhou debe transportarse por ferrocarril y de Hangzhou a Shaoxing debe transportarse en avión. El último paso es utilizar equipos de transporte para el transporte, que pertenecen a la capa física.La siguiente encapsulación y separación se explicará con ejemplos.
Capa fisica:Convierta marcos de datos en la capa de enlace de datos en números binarios, transmitido a través de medios físicos (como cables, fibras ópticas, etc.)
Capa de enlace de datos: responsable deLas tramas de datos se transmiten en la misma LAN.，Preste atención a los detalles de transmisión entre nodos adyacentes, la capa del conmutador
Capa de red: Responsable deTransferir paquetes de datos entre diferentes redesy seleccione la mejor ruta,La atención se centra en la planificación de rutas en la comunicación, la capa donde se encuentra el enrutador.
Capa de transporte: proporciona información de extremo a extremoServicio de comunicación, asegurando una completa transmisión de datos.Centrarse en dónde comienzan y terminan las comunicaciones
Capa de aplicación: interactúa directamente con las aplicaciones y proporciona servicios de red.
La capa donde se encuentra el dispositivo de red:
paraun huéspedPor ejemplo, el kernel de su sistema operativo implementaCapa de transporte a capa físicaContenido
paraun enrutadorEn otras palabras, logróCapa de red a capa física
paraUn interruptorEn otras palabras, logróCapa de enlace de datos a capa física
paraun concentradorEn otras palabras, logrócapa fisica
Describa el proceso de transmisión de datos durante la comunicación de la red. Tomemos un ejemplo de envío de información. Hablemos primero de encapsulación. De hecho, es similar al envío urgente.
remitente
Capa de aplicación:
Usamos el programa de chat para enviar un mensaje a alguien, y wx empaquetará el java que ingresamos en un paquete de datos de la capa de aplicación.(El formato solo lo conocen los programadores de wx) Usar cadenas para empalmar es como cuando enviamos el artículo por entrega urgente, agregamos un paquete al artículo nosotros mismos y se empaquetará cuando llegue al servicio de mensajería (capa de transporte).Los programadores pueden ajustar de manera flexible los protocolos de la capa de aplicación
Luego, los paquetes de datos de la capa de aplicación se transmiten a la capa de transporte para su procesamiento a través de la API del sistema operativo.
Capa de transporte:
Protocolos de capa de transporte como TCP, UDP . Reempaquetar los paquetes de datos de la capa de aplicación es utilizar cadenas para unir los encabezados de la capa de transporte, como TCP y UDP, en paquetes de datos que pertenecen a la capa de transporte. Un paquete de datos = encabezado + carga útil
En este momento, el paquete de datos de la capa de transporte = encabezado UDP + el paquete de datos de la siguiente capa de aplicación (es decir, la carga útil del encabezado del paquete). El encabezado UDP es un dato binario que contiene la información clave, que es el número de puerto de origen y el número de puerto de destino.y luego se empaqueta. Por ejemplo, al enviar la pantalla, etiquétela como artículo frágil y agregue algunas medidas de protección para reducir la posibilidad de rotura.
Recuerde que el número de puerto de origen y el número de puerto de destino se encuentran en la capa de transporte.Los paquetes de datos en la capa de transporte se procesan y luego pasan a la capa de red para su procesamiento.
Capa de red:
El protocolo más importante en la capa de red es el protocolo IP., la capa de red también vuelve a empaquetar los paquetes de datos de la capa de transporte, utiliza cadenas para empalmar el encabezado IP y los convierte en paquetes de datos que pertenecen a la capa de red.
En este momento, el paquete de datos en la capa de red = encabezado IP + encabezado UDP + paquete de datos en la capa de aplicación (es decir, la carga útil del encabezado IP). El encabezado IP contiene muchos atributos, los más importantes son la IP de origen y la IP de destino.
Recuerde que la IP de origen y la IP de destino están en la capa de red.Los paquetes de datos en la capa de red se procesan y luego se pasan a la capa de enlace de datos para su procesamiento.
Capa de enlace de datos:
Un protocolo típico de la capa de enlace de datos es Ethernet, donde se utiliza Ethernet para representar el medio para la transmisión de datos de la red., la capa de enlace de datos volverá a empaquetar los paquetes de datos de la capa de red, usará cadenas para unir el encabezado de la trama Ethernet y agregará un avance de trama, y lo convertirá en un paquete de datos que pertenece a la capa de enlace de datos.
En este momento, el paquete de la capa de enlace de datos = encabezado de la trama Ethernet + encabezado del paquete IP + encabezado del paquete UDP + paquete de datos de la capa de aplicación (es decir, la carga útil del encabezado del paquete Ethernet) + cola de la trama. El encabezado de Ethernet también contiene muchos atributos, los más importantes de los cuales son la dirección MAC de origen y la dirección MAC de destino (que describe la dirección de la tarjeta de red/adaptador de red).
¿Qué es una tarjeta de red/adaptador de red?Una pieza de hardware informático diseñada para permitir que las computadoras se comuniquen a través de una red informática., tiene una dirección fija en el momento de su fabricación.Generalmente utilizamos direcciones MAC para identificar tarjetas de red/adaptadores de red.。En una LAN, los dispositivos se comunican entre sí a través de direcciones MAC para garantizar que las tramas de datos puedan encontrar la tarjeta de red correcta.
Luego, los paquetes de datos en la capa de enlace de datos se procesan y luego se pasan a la capa física para su procesamiento.
Capa fisica:
Convierta la trama de datos Ethernet anterior, los datos de estructura binaria son 0, 1, en señales ópticas/eléctricas para su transmisión. .Desde el protocolo inicial de la capa superior hasta el protocolo de la capa inferior, cada capa agrega un encabezado, que en realidad es una encapsulación.
El proceso de transmisión encuentra el enrutador:Una vez transmitidos los datos, se reenvían a través de conmutadores y enrutadores. Puede imaginar que nuestras computadoras pueden comunicarse entre sí porque tienen muchos conmutadores y enrutadores.Tenga en cuenta que al pasar por el enrutador, la capa física recibe la señal fotoeléctrica y la convierte en datos binarios y los pasa a la capa de enlace de datos. La capa de enlace de datos realiza la misma operación, analiza y luego extrae la parte de carga útil y la pasa. a la capa de red, y luego la capa de red lo analiza, elegirá la mejor ruta para el reenvío y luego lo encapsulará en la capa de enlace de datos y luego en la capa física para la transmisión. seguir siendo el mismo.
El proceso de transmisión encuentra el interruptor:Pero lo mismo ocurre si pasa por un interruptor. La capa física convierte la señal fotoeléctrica en binaria y la transmite a la capa de enlace de datos. Luego, la capa de enlace de datos analiza y extrae la parte de carga útil, y luego decide dónde enviar los datos. crea un nuevo encabezado y cola del paquete. La encapsulación se entrega a la capa física y la capa física lo transmite.Luego, cuando los datos llegan al receptor, los datos deben analizarse (compartirse), es decir, la entrega urgente.
receptor
Capa fisica:recibióLa señal fotoeléctrica del emisor se convierte en datos binarios y se obtiene el encabezado de la trama Ethernet., entregado a la capa de enlace de datos para su procesamiento
Capa de enlace de datos:Utilice el protocolo EthernetAnalizar paquetes de datos Ethernet y extraer el encabezado y el final del paquete., lanza la parte de la carga útil a la capa de red para su procesamiento
Capa de red:Utilice el protocolo IP para analizar paquetes de datos en la capa de red.Saque el encabezado IP y analíceloy luego arrojar la parte de la carga útil a la capa de transporte para su procesamiento.
capa de transporte: utilice el protocolo UDP para analizar paquetes de datos en la capa de transporte,Saque el encabezado UDP y analíceloy luego lanzar la parte de la carga útil a la capa de aplicación para su procesamiento
Capa de aplicación:Los datos transmitidos desde la capa de transporte.Lánzalo al programa correspondiente según el número de puerto.Y luego el programa wx analiza los datos que contiene. La forma de analizarlos se basa en el protocolo de capa de aplicación personalizado por el programador.
Resumen de todo el proceso:Mensajes que enviasteDespués de la encapsulación capa por capa, se convierte en señales físicas (como señales ópticas/eléctricas, etc.) para su transmisión., primero estará enDetermine la LAN actual y luego vaya al enrutamiento local，El enrutamiento local se encapsulará y demultiplexará para seleccionar la ruta adecuada., y luego en el caminoCuando se encuentren con otros enrutadores, realizarán encapsulación y demultiplexación para seleccionar una ruta adecuada hasta que estén cerca de la red de destino. . En el enrutador final se lleva a cabo la encapsulación y la división.Analizar la dirección IP a la dirección MAC a través del protocolo APRSi no se encuentra la dirección MAC correspondiente, el enrutador enviará una solicitud de transmisión,El dispositivo de destino responderá proporcionando la dirección MAC y luego la transmisión dentro de la LAN finalmente llegará al dispositivo de destino.
Los anteriores son algunos puntos de conocimiento básico sobre Internet. Internet tiene mucho contenido y es muy amplio. Se explicará en profundidad más adelante.💕
Se ha dedicado a la investigación de tecnología durante más de 30 años y domina varios lenguajes como java, linux, javascript, php, css, etc. Ha realizado muchas contribuciones en el campo del código abierto. Estación de documentación para desarrolladores para compartir algunos problemas en el desarrollo de tecnología para referencia futura.
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