?作者：一只爱打拳的程序猿，Java领域新星创作者，CSDN、阿里云社区优质创作者。

?专栏收录于：计算机网络原理

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本期讲解什么是局域网与广域网，网络通信基础知识之IP地址、端口号、协议、五元组。

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目录

1、浅述网络发展史

2、 局域网（LAN）

3、广域网（WAN）

4、网络通信基础

4.1 IP地址

4.2 端口号

4.3 初识协议

4.4 五元组

1、浅述网络发展史

独立模式：刚开始，电脑与电脑之间无任何介质连接，此时进行业务处理是非常繁杂的。

网络互联：随着网络的发展，计算机能够处理的事务越来越多，于是有多个计算机协作完成业务，便有了网络互联。为了区分网络的范围，从而引申出了 局域网 与 广域网。

2、 局域网（LAN）

局域网（LAN），是指覆盖范围相对较小的计算机网络，通常只覆盖一个建筑物或者一组建筑物。它们通常用于企业、学校、办公室等场所内部的数据传输和共享。局域网可以使内部计算机快速互相通信，而且 安全性较高。

因此，常见的局域网连接有：

1. 通过网线连接

网线指的是用于计算机网络中传输数据信号的电缆。

通常用于连接计算机、路由器、交换机、调制解调器和其他网络设备。 

2. 通过集线器连接 

集线器（Hub）是一种计算机网络设备，主要用于连接多个计算机或其他网络设备，以实现数据通信和共享。

它可以将多个设备的网络线路集中在一起，形成网络总线，从而扩展网络的覆盖范围和连接设备的数量。

3. 通过交换机(switch)连接 

交换机（Switch）是计算机网络中常见的设备之一，主要用于在局域网中传输数据包。

与集线器不同，交换机可以根据MAC地址识别出特定的设备，仅向目标设备传输数据，从而避免了不必要的数据传输和网络拥堵。

4. 通过路由器连接 

区分路由器和“猫” ：

路由器：用于将网络数据包转发到不同的网络。它可以连接两个或多个网络，并管理它们之间的数据流量。

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猫：是指Cable Modem，是一种数字调制解调器，用于将电缆系统的电信信号转换成计算机可以识别的数字信号。在家庭网络中，它经常与路由器一起使用，以使多台计算机可以共享同一个互联网连接。

3、广域网（WAN）

广域网（WAN），则是覆盖范围比较大的计算机网络，主要由不同地区或不同国家的计算机连接而成，通常通过互联网进行连接。广域网可以使计算机在不同地点进行数据传输和共享，但是因为覆盖面较广，所以其 安全性相对较低。

上图，美、日、英三国进行连接交互就构成了一个比较大的广域网，由于三者之间的距离较远覆盖范围广，因此安全性比较低。 

4、网络通信基础

网络互连的目的是进行网络通信，也即是网络数据传输，更具体一点，是网络主机中的不同进程间，基于网络传输数据。

那么，在组建的网络中，如何判断到底是从哪台主机，将数据传输到那台主机呢？这就需要使用 IP地址 来标识。

4.1 IP地址

概念：IP地址主要是标识网络主机、网络设备的网络地址。通俗的来说，IP地址用于定位主机的网络地址。

类似于我们收快递的地址需要填写XX省、XX市等信息，这样快递才能邮过来。网络地址也是如此，只有告诉计算机别人主机的网络地址是什么才能传输信息。

格式：IP地址是一个32位的二进制，通常被分割为4个8位二进制（4个字节），通常以点分十进制的格式来描述如 11000000.10101000.00000010.00000000（4个8位二进制形式） 写为192.168.2.0 （点分十进制形式）。而 192.168.2.0 可认为是一个 IP 地址。

特殊IP地址：

1. 127.0.0.1：这是本地回环地址，也称为"localhost"。它指向本地计算机，通常用于测试网络配置和应用程序的运行情况。

2. 0.0.0.0：这是未指定特定目标地址的通配符地址。它用于创建监听任意地址的服务，如web服务器等。

3. 10.0.0.0/8、172.16.0.0/12和192.168.0.0/16：这些地址块是私有地址，用于内部局域网私有使用，不会在公共互联网中路由。

4. 169.254.0.0/16：这是自动分配的私有地址空间。当设备无法从 DHCP 服务器获取 IP 地址时，会自动分配一个本地 APIPA（Automatic Private IP Addressing）地址。

5. 255.255.255.255：这是广播地址，用于将数据包发送到当前网络上的所有设备。

IP地址解决了网络通信时，定位网络主机的问题，但是还存在一个问题，传输到目的主机后，由哪个进程来接收这个数据呢？这就需要 端口号 来标识 ！

4.2 端口号

概念：在网络通信中，我们直到了 IP地址 是用于标识计算机网络地址的，而端口号可以标识主机中发送数据、接受数据的进程。通俗的来讲，端口号用于定位主机中的进程。

格式：端口号的范围为 0-65535 范围的数字，在网络通信中，进程可以通过绑定一个端口号，来发送及接受网络数据。

例如，Web服务器的默认端口号是80，当用户在浏览器中输入URL时，会自动使用该端口号与服务器建立连接。

常见的端口号有：

• 80: HTTP服务
• 443: HTTPS服务
• 21: FTP服务
• 22: SSH服务
• 25: SMTP服务
• 3306: MySQL数据库服务

注意事项：一个进程可以绑定多个端口号，但两个进程不得绑定同一个端口号。

疑问：有了 IP地址 和 端口号 就能定位网络中的某个进程，但有一个问题网络通信是通过 0/1 这样的二进制数据来传输的，如何告诉对方我所传输的是什么格式呢？

假如，我传输的一条信息“你吃饭了吗？”或是一个图片。网络通信如何规定格式呢，需要用 协议 来规范双方之间的通信格式。

4.3 初识协议

概念：协议及网络协议的简称，通俗的来讲就是网络传输过程中按照相关的规则来进行传输，而这套规则就是协议，如不遵守协议则通信不了。协议有三个重点：语法、语义、时序。

语法：语法指的是消息格式的规定，包括消息的所有字段、它们的顺序和长度等。

例如，一个HTTP请求报文的语法规定了方法字段、请求URI字段、协议版本字段等。

语义：指的是消息中包含的信息的意义和含义，也就是消息所要表达的内容。

例如，在一个HTTP请求报文中，方法字段和请求URI字段组合起来表示了客户端请求的服务资源的位置和操作

时序：指的是消息的顺序和时间关系。

例如，在TCP协议中，通信双方需要遵守严格的时序规则来保证消息的可靠传输和顺序。必须按照数据包的序列号顺序进行传输，接收方必须按照先后顺序进行排队缓存并且按顺序组装消息。

为什么需要协议，还是那句话，假如我要进行网络通信给某个人发一句话“你吃饭了吗？”或一张图片。如果没有协议进行约束，将无法进行传输。 

4.4 五元组

五元组是计算机网络中用于描述网络连接的一种基本结构。

五元组：

1. 源IP地址（Source IP Address）：指发送数据包的计算机的IP地址。

2. 目标IP地址（Destination IP Address）：指接收数据包的计算机的IP地址。

3. 源端口号（Source Port Number）：指发送方的端口号，用于区分不同的应用程序，使其可以并发地运行。

4. 目的端口号（Destination Port Number）：指接收方的端口号，用于标识接受数据包的应用程序。

5. 传输协议（Protocol）：指传输协议类型，例如TCP、UDP、ICMP等。

在程序猿眼中可认为： 

源IP：标识源主机

源端口号：标识源主机中该次通信发送数据的进程

目的IP：标识目的主机

目的端口号：标识目的主机中该次通信接受数据的进程

协议号：标识发送进程和接受进程双方约定的数据格式

假如我在淘宝上购买物品，卖家发货有以下场景：

目的IP：我的地址

端口号：我的名字

源IP地址：卖家地址

源端口号：卖家姓名

协议号：物流（圆通、申通、顺风等等）

为了网络协议的更好的指定，我们往往将网络协议进行分层。如OSI七层模型、TCP/IP五层模型。下期我将详细介绍：协议分层相关知识。

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