正在播放：计算机网络和底层原理教学-马士兵

一、计算机网络概述

时代不同了，大家现在生活都好了，家家户户基本都有电脑，并且我们都习惯了使用电脑办公，打打游戏，聊聊天等等。那我们一起来想一个场景：如果没有了网络，我们是不是就不能使用电脑进行聊天了呀。那网络到底是如何帮手我们来完成网络聊天的？下面我就跟大家聊聊计算机网络到底是怎么回事儿。

了解我的读者都知道，我习惯先用本身的语言解释，后说官方定义。这回我和以往反着来，先说官方定义，再解释：

计算机网络是由通信介质将地理位置不同的且彼此独立的计算机连接起来，实现数据通信与资源共享。

我们假设有两个独立且毫不相关的计算机，一台在青海，一台在河南，想要进行数据传输(聊天)，没网是不行的。这个网指的就是互联网( Internet )。这个 Internet 它是一个通信协议。什么是协议？打个比方，就比如我们打电话，在中国，中国有十几亿人，地大物博，全国各地都有本身的方言，还有些地方使用本身的民族语言，这时候想要良好的沟通就必需使用一个统一的标准，就是普通话。大家都讲普通话，沟通起来就没有问题了。那如果是不同国家进行沟通呢？我们可以选择使用英语进行交流，那英语就是全世界国家通用的一个标准，计算机就比如是分布在全世界各个角落的人，计算机之间通话也要找一个统一的标准，这个标准就是 Internet 标准，又叫做 Internet 协议。

二、网络介绍及隔壁老王的故事

先给大家讲一个虚构版隔壁老王的故事：

有一个人叫隔壁老王，他有一个爱好就是看电影。有一天，这个隔壁老王想看一部电影，可是电脑里面存储的电影太多了，他费了老大劲才从里面找到，觉得很不爽。于是他想，我能不能把所有电影做个分类，把同一种类型的电影放在同一个文件夹下，然后把所有的文件夹整合在一起，本身写个浏览器软件，把文件夹信息放到浏览器上，到时候找电影的时候就好找了，只要找到相应的文件夹直接点进去就能找到电影了。老王说干就干，没多久就把所有的文件夹整理好了，然后把所有文件夹放到同一个页面上，到时候他想点哪个就点哪个，So easy!（那些网站可能就是这样来的）。

这回出来一个新人物，就叫小王吧(不是小王八)，老王就是住在小王隔壁，有一天小王看到老王电脑上有那么多电影，就跟老王商量，能不能在他电脑上也弄个跟老王一样的，让他也看看。老王也不是个小气的人，好东西就是要分享的嘛，想都没想就答应了，给小王说在你电脑上插根线接到我电脑上，然后下载我这个软件，直接拜候我的电脑就行了。小王很高兴，他马上回家按老王说的做，没多久他的电脑上也能看老王电脑上的东西了。有了小王，就还会有小张，小李，互相插根网线，他们都能互相共享电影了。这样，局域网也就产生了，就比如在一个公司或者一个学校用的网络，都称为局域网。那学校有很多呀，不同的学校用的局域网是不同的，不同的城市也有不同的局域网，以局域网为单位，散布在一个区或一个城市的各个局域网加一起叫城域 网，然后全世界所有城市的城域网加一起就叫广域网。

过了一段时间，老王去小王家，看到小王电脑里的电影比本身的还多，并且还好看，然后老王跟小王说，把你的这些电影给我一份吧，我也想看看。不消想，小王必定立马答应了，说你本身弄吧，想看哪个随便看。姜还是老的辣，老王想到一个好办法，他跟小王说，我再找一台电脑，把我俩电脑上的资源全部放到那台电脑里，我俩只要在阿谁电脑上插根线连到本身电脑上，就都能拜候那台电脑上的东西了，这样岂不是很便利。小王一拍脑门，呀！我咋就没想到，那还不赶紧的。老王别的找了一台电脑，然后他俩把本身的电脑和那台电脑用线连起来，再把本身电脑里的所有资源全传进那台电脑中，最后他俩就能共享资源了。（那台电脑就是办事器）

总结一下就是：

网络按地域分类：按照参照物不同、类型不同分为

局域网：一个公司、一个家庭、一个学校······

城域网：一个地区、一个城市······

广域网：一个国家、全世界······

三、互联网协议是如何分布和设计的

我在上面说了 Internet 协议，互联网协议按照功能的不同，分为 osi 七层， tcp / ip 五层， tcp / ip 四层协议。如下图：

osi 的七层协议体系结构的概念清楚，理论也比力完善，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，由技术人员本身开发的 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。

四、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大家讲解：

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，我想给女伴侣发送一句话：“你好标致”，那我们要把“你好标致”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？必需要确定数据发给谁。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，也要把本身的地址也加上。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，就必需都遵守这样的规则(协议)，这个协议叫以太网协议。在以太网协议出现之前，各个公司都有本身的分组规则，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(发送给女伴侣的话/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需要装有网卡，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，并且，这个地址必需是全世界唯一的。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，本身生产本身的就好了。

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。就像你想跟女伴侣求婚一样，你会大喊：“ xxx ，嫁给我吧”，旁边能听到这句话的人有很多，但是只有你女伴侣会回复你。其他人会把你当傻D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本身的。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 CS ，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。