计算机网络理解

计算机：连接在网络中的设备，主机，笔记本，手机等

集线器：集线器（Hub）是一种简单的网络设备，用于在局域网（LAN）中连接多个设备。它的主要功能是接收来自连接设备的数据包，然后将这些数据包广播到所有其他端口，从而连接所有连接的设备。集线器在OSI模型中位于第二层的物理层。因此，它不具有智能的交换能力，也不会区分数据包的最终目的地，因此，当网络流量较大时，可能会降低网络性能。集线器多用于小型和非复杂的网络环境。

交换机：交换机（Switch）是一种网络设备，用于在局域网（LAN）中将多台设备连接在一起。与集线器不同，交换机具有更高的智能性和效率。它可以根据设备的MAC地址来判断数据包的发送目的地，只将数据包发送到特定的设备，而不是像集线器那样将数据广播给所有设备。这种目标通信的方式可以提高网络带宽的利用效率和整体性能，因此交换机常用于需要高效数据传输的网络环境中。在OSI模型中，交换机位于数据链路层（第二层），有时也具有第三层（网络层）级别的功能，如路由。

路由器：路由器（Router）是一种网络设备，负责在不同的网络之间转发数据包。它的主要功能是根据数据包的目标IP地址选择最佳路径，使得数据能够从发送方到达接收方。在家庭和企业网络中，路由器通常连接到互联网，并帮助管理网络与外部世界之间的通信。 路由器的重要特性包括：

• 网络连接：它可以连接多个网络，通常会在局域网（LAN）和广域网（WAN）之间桥接。
• IP地址分配：大多数路由器具有内置的DHCP服务器功能，可以自动为网络中的设备分配IP地址。
• 网络安全：路由器通常提供防火墙和网络地址转换（NAT）功能，以提高网络的安全性。
• 网络管理：路由器允许网络管理员设置流量优先级、限制某些设备的访问，和管理宽带使用。
• 无线功能：许多现代路由器还支持Wi-Fi功能，提供无线网络连接。

通过这些功能，路由器不仅在家庭和办公室环境中起着至关重要的作用，而且在任何需要网络互联的地方都不可或缺

mac地址：MAC地址（媒体访问控制地址）是一种硬件地址，用于识别网络接口上的设备。每个网络设备，例如计算机、手机或路由器，都有一个独特的MAC地址，由硬件制造商分配。 MAC地址通常由48位二进制数表示，并以12位十六进制数的形式显示，例如：00:1A:2B:3C:4D:5E。它在网络接口控制器内嵌入时被称为物理地址。 利用方面，MAC地址主要用于以下几个方面：

• 数据链路层通信：在OSI模型中，MAC地址在数据链路层用于在同一局域网中识别和通信设备。
• 网络访问控制：网络设备可以利用MAC地址来实现过滤和访问控制，这意味着仅允许某些设备连接到网络。
• 设备追踪和识别：MAC地址能帮助网络管理员在网络中追踪设备并管理各设备的网络设置。
• ARP协议：地址解析协议（ARP）利用MAC地址来将IP地址解析为物理地址，以便数据能够在本地网络中正确传输。

这些特性使MAC地址在网络配置和安全中扮演着重要的角色。

ip地址：ip地址就是用来标识某个设备处于哪个网络中。IP地址（Internet Protocol Address）是一种用于标识互联网上的设备地址。每个连接到互联网的设备都有一个唯一的IP地址，用于在网络中定位和通信。 IP地址的作用包括：

• 标识设备：IP地址是设备在网络上的识别码，确保数据能够从一个设备发送到另一个设备。
• 路由通信：IP地址帮助路由器确定数据包的发送路径，从而使其到达目标设备。
• 网络组织：通过IP地址，网络管理员可以组织和管理网络设备，设置权限和控制流量。
• 地理定位：IP地址可以间接提示设备的大致地理位置，某些服务可据此提供基于位置的服务。

IP地址依据协议的不同可分为IPv4和IPv6，其中IPv4更常见，而IPv6解决了IPv4地址耗尽的问题。IPv4地址通常以四个数字构成，例如192.168.1.1，而IPv6则由八组十六进制数构成，如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。

arp协议：ARP协议（地址解析协议）在计算机网络中用于将IP地址转换为MAC地址。在局域网中，设备常常需要知道对方的MAC地址，以便于通过以太网帧进行通信。ARP协议通过广播ARP请求包请求网络中的设备响应其对应的MAC地址。 ARP工作流程大致如下：

• ARP请求发送：当设备需要知道某个IP地址对应的MAC地址时，会以广播形式发送ARP请求，此请求包含需要解析的IP地址。
• ARP应答接收：拥有该IP地址的设备接收到请求后，发送包含其MAC地址的ARP应答。
• 地址映射完成：请求设备接收到应答后，会缓存IP地址与MAC地址的映射关系，用于以后快速访问。
• ARP缓存：网络设备会维护一个ARP缓存，以减少网络流量和响应时间。

ARP协议在网络中起到了桥接IP地址与物理（MAC）地址的重要作用，确保数据在本地网络中的有效传输。

nat协议：NAT协议（网络地址转换协议）是网络通信中使用的一种技术，用于修改网络设备中的IP地址信息，以便流量可以在公共互联网上传输。它的主要作用包括：

• IP地址共享：通过NAT协议，多个设备可以通过同一个公共IP地址访问互联网。这种方法有效缓解了IPv4地址的枯竭问题。
• 网络隐藏：NAT能够隐藏内部网络的IP地址，使其不直接暴露给外部互联网，提高了网络的安全性。
• 端口映射：它还可用于将请求从公共IP地址的特定端口转发到内部网络上的特定设备和端口，使得外部通信可以与内部服务进行交互。

最常见的NAT类型是「动态NAT」和「端口地址转换」（PAT），其中，PAT通常是在家庭和企业路由器中使用。

通信流程：两个不同网络中的计算机通信全流程如下：

• 建立连接： 计算机A要与计算机B通信，首先需要知道B的IP地址。 A通过DNS查询获取B的域名对应的IP地址。
• 数据封装： A准备要发送的数据，并在应用层协议（如HTTP、FTP等）上进行封装。 数据传递到传输层，通过协议如TCP或UDP进行进一步封装，确保传输的可靠性。 在网络层，数据包被赋予A的源IP地址和B的目标IP地址。
• 路由转发： 数据包进入局域网中的路由器。路由器查找路由表，确定最佳路径，将数据包传送至下一个路由器。 经过多个路由器转发，数据包穿越不同网络，逐步靠近目标网络。
• 目的网络和内部传输： 到达B所在的网络后，由该网络的最后一个路由器接收数据包，并查找目标IP地址的对应设备。
• 数据解封装与处理： B的网络接口接收数据帧，进行MAC地址的检查，确认该数据包是发给它的。 数据包逐层解封装，从网络层到传输层再到应用层。 B在应用层处理数据，并可能生成应答数据。
• 应答和结束通信： 如果通信需要应答，B会重复上述步骤，将数据包发送回A。 通过多次交互，完成数据传输任务，最终关闭会话。

每一步中，网络设备协调工作（如路由器、交换机等），确保数据准确且高效地传递。安全性方面可能还包含防火墙、NAT等处理，以保护网络和设备。