网络原理基本梳理 带点通信和线路接口知识

起因是对象工作需要 但是又基本小白，

所以为了帮助她快速了解基本知识 进行基本的知识梳理。

 让我们开始！———面向对象讲解

 互联网协议是如何分布和设计的——网络模型

首先！ 

OSI七层模型

 

 

 

互联网协议按照功能的不同，分为 osi 七层

osi 的七层协议体系结构的概念清楚，理论也比较完善，但它既复杂又不实用， ISO 制定的 osi 协议参考模型的过于庞大、复杂招致了许多批评。

于此对照，由技术人员自己开发的 TCP / IP 协议获得了更为广泛的应用。因此，我们只需要弄明白 TCP / IP 五层协议 就能了解和明白计算机最底层的通信是怎么回事。

TCP/IP五层协议

如图，从最下方的物理层到最上方的应用层，对于我们用户而言，最直接的是应用层。从上到下每一层都依赖于下一层，所以我从最下一层开始给对象讲解：

注意：每一层都运行着一个特定的协议，共同组合成互联网协议

一、物理层

物理层主要是由双绞线、光缆、电缆、无线电波组成，其作用很简单，就是连接不同的计算机，并传递底层电信号，高电压： 1 ，低电压： 0 。

二、数据链路层

我们从物理层上接收或者发送单纯的 0 、 1 是没有意义的，为什么呢？想想哈，我想给女朋友发送一句话：“你好漂亮”，那我们要把“你好漂亮”转换成 01 之后，交给网卡，网卡就懵逼了，发给谁 ？？？ 不知道。那怎么办？必须要确定数据发给谁。就像我们的快递一样，是不是在外层包装上有商家地址和个人地址，这样我们不管是发还是收，都能准确定位了。网络传送数据也一样，我们就在数据前面加上目标地址，为了能接收到回信，也要把自己的地址也加上。但是，如果数据和地址放在一起，又乱了，比如，我给你一堆 01 ，1010101000101010101 ，你也分不清哪里是数据，哪里是地址。这时我们就要对要发送的 01 进行分组，规定前面 xxx 位是地址，后面 xxx 位是数据，并且，大家想互相都能通信，就必须都遵守这样的规则(协议)，这个协议叫以太网协议。在以太网协议出现之前，各个公司都有自己的分组规则，后来都统一使用以太网协议了。

以太网协议规定：一组电信号构成一个数据包，叫帧，每一帧分为报头( head )和数据( data ) 两部分。

• 报头(head)：固定 18 个字节
• 发送者/源地址： 6 个字节
• 接收者/目标地址： 6 个字节
• 数据类型： 6 个字节 数据( data ):最短 46 个字节，最长 1500 字节 数据包的具体内容(发送给男朋友的话/快递货物)

以太网协议中的地址叫 MAC 地址， MAC 地址是每台计算机唯一的物理地址，是被写在网卡上的。以太网协议规定，每一台接收和发送数据的设备必须要装有网卡，负责发送和接收数据的设备，发送端和接收端的地址，指的就是网卡的地址，即 MAC 地址。

MAC地址

MAC 地址是每个网卡在出厂的时候，由各个厂商直接烧录在网卡上的，而且，这个地址必须是全世界唯一的。 MAC 地址是由 12 位 16 进制的数字表示(前六位是厂商编号，后六位是流水线号)，这样不同的厂商之间就不会产生冲突了，自己生产自己的就好了。

交换机

在这给大家介绍一个东西，我们说两个电脑要通信要先连根线，但是如果电脑多了之后，电脑间通信连的线也就多了，这样太乱了，我介绍的这个东西就是交换机，它是负责组件局域网，研究的是 MAC 地址，它有什么用你看下面图片中的接口就知道了

有了 MAC 地址，以太网就可以进行工作了.理论上讲，我们可以和世界上的每一台连接了互联网的计算机进行通信了，此时通信的方案是：广播

广播

广播又是怎么一回事？其实广播的方式很原始，基本通信就是靠吼。就像你想跟男朋友求婚一样，你会大喊：“ xxx ，娶给我吧”，旁边能听到这句话的人有很多，但是只有你男朋友会回复你。其他人会把你当二傻子一样看待。没错，广播就是这样进行通信的。首先组织好了一个数据包之后，把这个数据包通过电信号发出去，这时整个网络上所有的人都会收到你发的这条数据，然后看看这个数据是不是自己的。如果不是就当他不存在，如果是，就接收。虽然效率低点，但毕竟能通信了。

广播带来什么问题呢？如果是在一个小的网络环境里。比方说，你们宿舍几个人，一起玩 王者农药 ，没问题，你喊一嗓子，你室友也能回应你，也就效率低点。但是如果你连接到全世界的互联网上，还使用广播的方式来通信，就不是效率问题了，而是一个巨大的通信灾难。全世界 60 多亿人，每个人吼一嗓子，每个人发送一条信息，那每个人都会收到 60 多亿条信息，网络瞬间瘫痪，这种问题被称为广播风暴，那如何解决呢？

三、网络层

首先，我们要了解一个事情，世界大网络(广域网)是由一个一个的互相隔离的小型局域网(子网)组成的，不同的局域网之间使用路由来连接。

路由器

上面说的交换机是负责组建局域网，研究的是 MAC 地址，而路由器是负责组件广域网，研究的是 IP 地址，这个 IP 地址下面我再解释。

刚才说的广播，只能在一个局域网内进行通信，不可以在大网络上进行广播，有了路由器，就避免了广播风暴的问题。每个局域网被称为一个广播域，局域网和局域网之间使用路由的方式进行通信(向不同的广播域/子网发送数据包)，用路由器把一个局域 网里的所有计算机划分成一个个子网。

现在大家先想一想生活中，如果是之前说的广播，就相当于在一间教室里你正在上课，你要给某个帅哥传纸条，那你要在纸条外面写上你和你要传的帅哥的名字，再在里面写上你要写的话，写好后折起来，你和帅哥的名字在外，内容在内，然后让同学一个一个帮你传，每个同学在传的时候都会看外面写的名字，如果不是他，就继续传，直到传到的人是你写的那个女孩为止。那这间教室就相当于一个局域网。好，现在我们要实现局域网和局域网之间的通信，比如此时位于山东的你要给河南的朋友送东西，你不可能用广播的方式了，你只能快递，这个山东和河南以及还有很多不同的省份是我国的土地划分中的一部分，每一个省也可以看作是一个个局域网，那在网络中，我国就相当于广域网，那不同的局域网是如何划分的呢？ MAC 地址是没办法区分的，因为 MAC 地址上只有厂商的流水号，这就引出我要说的网络层，网络层引出了一套新的地址来区分不同的局域网/子网，这一套地址就是网络地址。

规 定网络地址的协议叫 IP 协议，它定义的地址叫 IP 地址。其实跟我国的省份名差不多，继续说送快递，你要把送的东西包装好，在外面写上你自己的地址和省份地址，还有朋友的地址和省份地址，交给山东的快递公司，然后山东的快递公司转交给河南的快递公司，最后由河南的快递公司分配给你朋友，你朋友就收到快递了。在这有两点需要注意：

• 你要同时写两个地址，自己的地址( MAC 地址)和省份地址( IP 地址)，这样就能确定所要 接收和发送人的具体的位置了。
• 山东的快递公司和河南的快递公司就相当于路由器

子网掩码

在这给大家普及一下子网掩码，我们上面说有了 IP 地址和 MAC 地址，我们就能让任何计算机之间进行通信了，那现在再想想，如果我要用我的计算机给另外一台计算机实现通信，我是不是要判断要通信的计算机是否和我的计算机在同一个 IP 地址中，相当于上面例子中我和我要送东西的朋友是否在一个省，这个时候就需要用子网掩码，我拿着我的 IP 地址和对方的子网掩码通过计算，判断是否在同一个 IP 地址下，如果在同一个IP 地址下，我可以用广播的形式进行通信，如果不在同一个 IP 地址下，我可以先把数据传给我方的路由器，再由我方的路由器把数据传给对方的路由器，最后由对方的路由器把数据传给要接收数据的计算机。这样说，再联系上面已经说过的，我想不难理解了。

IP地址

目前我们普遍使用的是 IPV4 ，它规定，一个网络地址由 32 位二进制组成，把 32 位平均分成四份，每一份 8 位， 8 位最大能表示的数据是 255 ，所以IP地址的范围：0.0.0.0255.255.255.255.

一个IP地址分为两部分，分别是网络位和主机位

网络位用来标识不同的子网主机位用来标识子网下主机的编号

为什么要分两部分呢？很简单，就好比你想写信给你的女朋友，假设你女朋友的地址是西宁市平安路128号，那么网络位就会直接找到西宁市，主机位帮你找到你的女朋友。

网络位和主机位是如何划分的？使用子网掩码来划分。子网掩码和IP地址差不多，都是由32位二进制数来表示，子网掩码也分为网络部分和主机部分，网络部分由1组成，主机部分由0组成。

那说了这么多，IP协议是如何发送数据的？协议规定，IP协议使用IP数据包进行发送 数据。IP数据包同样把数据分为了两部分，head和data，并且在发送数据的时候，直 接用IP数据包直接装载以太网的data部分。

head:长度为 20 到 600 字节

data:最长为 65515 字节

而以太网数据包的“数据”部分，最长只有 1500 字节，因此，如果IP数据包超过了 1500 字节，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送了。

再回顾一下啊，以太网的头是包含了自己的 MAC 地址和目标 MAC 地址的，那如何查 找目标 MAC 地址呢？前辈们弄了一个叫 ARP 协议的东西专门来解析目标 MAC 地址。 它是如何工作的？首先，它是数据链路层的东西，在我们发送一个数据包的时候是包含着对方的 IP 地址的。例如我(172.13.4.58)想发送一条数据给女朋友(172.13.4.90),首 先，我得先拿到女朋友的MAC地址才可以通信。此时，我们会先计算一下我和女朋友 是否在一个子网内(子网掩码)

在一个子网内，直接广播发送一个数据包

子网内的计算机发现了这个包之后会返回一个数据包并且带有 MAC 地址，这样就通过 IP 地址找到了目标主机的 MAC 地址，接下来就可以进行数据传输了。

不在一个子网内，单纯的用广播就不行了，因为广播只是针对自己内网而言。那怎么办，此时会把数据包发给网关，由网关发给其它路由，这样在整个万维网里就可以找到你想要的那个计算机的 MAC 地址了。

总结

• ARP 就是通过 IP 地址来查找 MAC 地址的一套固定协议，它是数据链路层的内容。
• 网络层的意义：定义了子网， 区分各个局域网
• IP 地址：网络地址
• 子网掩码：计算是否是同一个子网

四、传输层

到目前为止，前三层内容已经可以进行数据传输了。但是，我们的一台计算机上可以 一次性运行多个网络应用程序，比如， QQ 、微信 、 LOL 三个软件一起运行，都要进行网络传输，但是就前面学习的这三层内容，是没办法区分开数据是要发送给哪一个 软件的。那怎么办？引入第四层，传输层，传输层定义了端口的概念，每一个网络应 用程序占用一个网络端口，不同的程序就用端口把数据隔离，两两互相不影响。

• 端口：应用程序和网卡的关联编号
• 传输层：建立端口到端口的通信。
• 传输层有两种协议： TCP 和 UDP

TCP协议

TCP 协议：可靠传输， TCP 数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的 效率，通常 TCP 数据包的长度不会超过 IP 数据包的长度，以确保单个 TCP 数据包不必再分割。

TCP 头放的主要是源端口和目标端口

UDP协议

UDP 协议：不可靠传输，“报头”部分一共只有 8 个字节，总长度不超过 65535 字节，正好放 进一个 IP 数据包。

其实和邮信是一样的，写好地址，写好接收人，直接装进信封里，丢进邮箱里就不用你管了，对方什么时候收，收没收到，你不知道。

五、应用层

用户使用的都是应用程序，均工作于应用层，大家都可以开发自己的应用程序，数据多种多样，必须规定好数据的组织形式。对于用于而言最直观的就是应用层。

应用层：规定应用程序的数据格式

例： TCP 协议可以为各种各样的程序传递数据，比如 Email 、 WWW 、 FTP 等，那么， 必须有不同协议规定电子邮件、网页、 FTP 数据的格式，这些应用程序协议就构成了“应用层”。

总结

以上是对TCP/IP5层协议的解读，总结一下：

发送数据其实就是一个封装数据的过程

最后从物理层发出，对方接收到了之后再自下而上一层一层打开拿到数据，以上内容就是一个网络传输的大致过程，其中还有好多细节没有阐述，但知道和了解以上内容，对应付工作的某些人而言足够了。

下面再简单说些可能会涉及到的名词和知识点

常用视频接口

 

 

 

VGA接口（Video Graphics Array）

 

 

 

DVI接口（Digital Visual Interface）

DVI是高清接口，但不带音频，也就是说，DVI视频接线只传输画面图形信号，但不传输音频信号。

 

 

 

HDMI接口（High-Definition Multimedia Interface）
HDMI既能传输高清图形画面信号，也能够传输音频信号，一般来说家里会接电视，而且抗干扰强。目前最高的HDMI2.1标准，支持8K 60Hz和4K 120Hz，分辨率最高可以达到10K。其还支持高动态范围HDR，并且带宽提高到了48Gbps。

 

 

 

DP接口（Display Port）

常用数据（供电）接口

 

 

 

USB Type-A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

USB Type-B

 

USB Type-C

常见音频的

 

TRS接口

TRS的含义是Tip（signal）、Ring（signal）、Sleeve（ground），分别代表了这种接头的3个触点，我们看到的就是被两段绝缘材料隔离开的三段金属柱。

　　其实，日常生活中我们见得最多的就是TRS接口，它的接头外观是圆柱体形状，通常有三种尺寸：1/4"(6.3mm)、1/8"(3.5mm)、3/32"(2.5mm)。

　　对于大多数人来说，3.5mm的TRS接口应该是最为常用的，也就是绝大多数耳机的接口尺寸。而6.3mm的接头在很多专业设备和高档耳机上比较常见，但现在有不少高档耳机也逐渐开始改用3.5mm接头。2.5mm的TRS接头以前在手机耳机上比较流行，但现在已经不多见了，耳机接口基本被3.5mm接口“一统江湖”。

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RCA接口

RCA接口在我们日常生活中也非常常见，音箱、电视、功放、DVD机等设备上基本都有。它得名于美国无线电公司的英文缩写（Radio Corporation of America），上个世纪40年代，该公司将这种接口引入市场，用它来连接留声机和扬声器，也因此，它在欧州又被称为PHONO接口。我们对它更熟悉的接头称呼则是“莲花头”。

RCA接口采用同轴传输信号的方式，中轴用来传输信号，外沿一圈的接触层用来接地。每一根RCA线缆负责传输一个声道的音频信号。因此，可以根据对声道的实际需要，使用与之数量相匹配的RCA线缆。比如要组双声道立体声就需要两根RCA线缆。

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XLR接口

XLR接口，俗称“卡农口”。我们通常见到的XLR插头是3脚的，当然也有2脚、4脚、5脚、6脚的，比如在一些高档耳机线上，我们也会看到四芯XLR平衡接头。XLR接口可以用来传输音频平衡信号和非平衡信号，但光从接口看，我们是看不出来它到底传输的是哪种信号。

　　数字音频接口

　　数字音频接口方面，我们其实讲的更多的是传输协议或标准。在接口的物理外观上看，你很难看出它是哪类型的接口。

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AES/EBU接口

AES/EBU是现在较为流行的专业数字音频标准。它是基于单根绞合线对来传输数字音频数据的串行位传输协议。无须均衡即可在长达100米的距离上传输数据，如果均衡，可以传输更远距离。

AES/EBU提供两个信道的音频数据（最高24比特量化），信道是自动计时和自同步的。它也提供了传输控制的方法和状态信息的表示(channel status bit)和一些误码的检测能力。它的时钟信息是由传输端控制，来自AES/EBU的位流。它的三个标准采样率是32kHz、44.1kHz、48kHz，当然许多接口能够工作在其它不同的采样率上。

AES/EBU的物理接口有多种，最常见的就是三芯XLR接口，用来进行平衡或差分连接；此外，还有后面要讲的使用RCA插头的音频同轴接口，用来进行单端非平衡连接；以及使用光纤连接器，进行光学连接。

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S/PDIF接口

S/PDIF是Sony/Philips Digital Interconnect Format的缩写，它是索尼与飞利浦公司合作开发的一种民用数字音频接口协议。由于被广泛采用，它成为事实上的民用数字音频格式标准。

S/PDIF接口一般有三种：RCA同轴接口、BNC同轴接口和TOSLINK光纤接口。在国际标准中，S/PDIF需要BNC接口75欧姆电缆传输，然而很多厂商由于各种原因，频频使用RCA接口甚至使用3.5mm的小型立体声接口进行S/PDIF传输，久而久之，RCA和3.5mm接口就成为了一个“民间标准”。

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　　同轴接口

　　同轴接口分为两种：RCA同轴接口和BNC同轴接口。前者的外观跟模拟RCA接口没有任何区别，而后者则与我们在电视机上常见的信号接口有点类似，而且加了锁紧设计。同轴线缆接头有两个同心导体，导体和屏蔽层共用同一轴心，线的阻抗是75欧姆。

　　同轴传输阻抗恒定，传输带宽高，因此能够保证音频的质量。不过虽然RCA同轴接口的外观与RCA模拟接口相同，但线最好不要混用，由于RCA同轴线是固定75欧姆阻抗，因此混用线会造成声音传输的不稳定，使音质下降。

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　　光纤接口

　　光纤接口的英文名字为TOSLINK，来源于东芝（TOSHIBA）制定的技术标准，器材上一般标为“Optical”。它的物理接口分为两种类型，一种是标准方头，另一种是在便携设备上常见的外观与3.5mm TRS接头类似的圆头。由于它是以光脉冲的形式来传输数字信号，因此单从技术角度来说，它是传输速度最快的。

常用协议总结 
HTTP协议
定义：HTTP协议是基于TCP/IP协议传送数据的协议，主要传送的数据类型有HTML文本，图片文件，查询结果等，一般用于B/S架构；

特点：

无连接：每次连接只会处理一个请求，处理完请求之后就会立即断开连接，节省传输时间
无状态：协议处理事务没有记忆能力，服务器处理完请求后不会记录任何信息
灵活：传输类型很灵活，可以在请求报头中content-type中标记
请求方法：

GET：获取类请求
POST：新建类请求
PUT：更新类请求
DELETE：删除类请求
GET和POST的区别：

get相对于post不安全，get的数据存在url上，对用户透明可见，而post的数据对用户相对不可见，使数据更加安全；

 

 

HTTPS协议
定义：基于HTTP协议，通过SSL或TLS提供加密处理数据，验证对方身份以及数据完整性保护

UDP协议

• 用户数据报协议
• 特点：
  • 无连接协议
  • 信息报头短，额外开销小
  • 吞吐量不受拥塞控制算法的调节，传输速率快
  • 最大努力交付，但不保证可靠交付
  • 一对一，一对多，多对多传输