计算机间的通信艺术解析

网络基础知识

首先，让我们谈谈网络基础知识，即计算机如何彼此通信。

在这种通信的核心是IP地址，它是网络上每个设备的唯一标识符。IPv4地址是32位的，允许大约40亿个唯一地址。然而，随着设备数量的增加，我们正在转向IPv6，它使用128位地址，显著增加了可用唯一地址的数量。

当两台计算机通过网络通信时，它们发送和接收数据包，每个数据包都包含一个IP头部，其中包含发送者和接收者的IP地址等重要信息，确保数据到达正确的目标。

这个过程由Internet协议（IP）管理，它是一组定义数据如何发送和接收的规则。

除了IP层，我们还有应用层，其中存储特定于应用协议的数据。

这些数据包中的数据按照特定的应用协议数据格式进行，比如HTTP用于Web浏览，以便接收设备正确地解释数据。

TCP和协议层

一旦我们了解了IP地址和数据包的基础知识，我们可以深入研究传输层，其中TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）发挥作用。

TCP在传输层操作，确保可靠的通信。它就像一个快递员，确保您的包裹到达并检查没有丢失任何东西。

每个数据包还包含一个TCP头部，携带诸如端口号和控制标志之类的重要信息，这些信息对于管理连接和数据流是必要的。

TCP以其可靠性而闻名；它确保数据包的完整且正确的传递。它通过序列号等功能来跟踪数据包的顺序，并通过一种称为三次握手的过程建立两台设备之间的稳定连接。

相比之下，UDP更快，但比TCP不可靠。它在发送数据之前不建立连接，并且不能保证数据包的传递或顺序。

但是这使得UDP更适合时间敏感的通信，比如视频通话或实时流媒体，其中速度至关重要，而一些数据丢失是可以接受的。

DNS

为了将所有这些概念联系在一起，让我们谈谈DNS（域名系统）。

DNS就像互联网的电话簿，将人类友好的域名转换为IP地址。当您在浏览器中输入URL时，浏览器会发送DNS查询以找到相应的IP地址，从而建立与服务器的连接并检索网页。

DNS的功能由ICANN（互联网名称与数字地址分配机构）监督，它协调全球IP地址空间和域名系统。

像Namecheap或Godaddy这样的域名注册商经过ICANN认证，可以向公众出售域名。

DNS使用不同类型的记录，比如A记录，将域名映射到其相应的IPv4地址，确保您的请求到达正确的服务器，或AAAA记录，将域名映射到其IPv6地址。

网络基础设施

最后，让我们谈谈支持所有这些通信的基础设施。

网络上的设备具有公共或私有IP地址。公共IP地址在互联网上是唯一的，而私有IP地址在本地网络中是唯一的。

IP地址可以是静态的，永久分配给设备，也可以是动态的，随时间变化。动态IP地址通常用于家庭互联网连接。

在局域网（LAN）上连接的设备可以直接通信。为了保护这些网络，使用防火墙，监视和控制基于安全策略的进出网络流量。

在设备内部，特定的进程或服务由端口标识，与IP地址结合在一起，为网络服务创建唯一标识符。一些端口保留用于特定协议，如端口80用于HTTP或端

口22用于SSH，依此类推。

简化的层次图

所以这是一个简化的图表，代表了互联网协议套件的不同层，从应用层到物理硬件。

•应用层：这是应用特定协议（如用于Web浏览的HTTP，用于文件传输的FTP和用于电子邮件的SMTP）操作的地方。数据根据这些协议进行格式化，并发送到传输层。端口用于将数据传输到正确的应用程序。DNS属于应用层，因为它是一个将人类可读域名（例如www.example.com^[1]）转换为网络可理解IP地址的网络服务。•传输层：在传输层，我们有TCP和UDP。TCP提供数据的可靠有序传递，而UDP提供更快但不可靠的传递。TCP使用序列号和确认来确保所有数据都被接收并且顺序正确。•互联网层：在这里有IP地址和IP头部，跨网络路由数据包。IP地址用于标识网络上的设备，可以是公共/私有和静态/动态。•链路层：这一层负责物理网络连接，使用MAC地址标识本地网络上的设备，并使用交换机来传输流量。•物理硬件：这包括计算机、路由器、防火墙以及它们形成的局域网。