Linux网络启程
目录
1.网络编程
2.计算机网络背景
1.网络编程
在经历了操作系统的学习之后，我们紧接着来学习网络编程，双管齐下。有了系统的学习，我们学习网络编程会比较轻松。基本的框架已经搭建。
下面，我们先了解一下我们计算机发展的历史
2.计算机网络背景
现实世界中，我们人类工作是需要协作的，那么我们计算机发明出来，它需要协作吗？当然需要，我们现在各种计算机互相发送信息，不就是一种协作吗？亦或者是下载一个游戏，看一部电视，本质都是通过网络来进行资源传送的。所以人类产生计算机网络是必然的！因为你发明出计算机为了工作就必然要协作。
开始的时候，我们是在一个局域网内进行传输的，这个时候我们没有很多问题，我们进行数据传输都是连接线路的，主机间实现通信就是局部的。随着计算机的告诉发展，洛杉矶有了局域网，东京也有了局域网，巴黎也有了局域网，那么我们就会有产生远距离通信的需求，有需求就有提供需求的人，我们的广域网随之诞生，让不同的局域网通过我们的交换机连接到路由器，我们把数据进行路由，就实现了远距离网络通信。
当我们的计算机通过网络传输数据的时候，我们不可避免的就要出现问题，我的主机要发送的目标主机距离太远了，所以我们需要先把我们的数据交给我们的路由器，由路由器通过多次转发，发送到我们的目标主机，还有一个问题是，网络上那么多台主机，你怎么知道你要发送的目标主机是哪一台，难道把你的数据发给每一台主机吗？这不能这么干呀！还有就是如果我的数据发出去了，如果发送失败了怎么办？就好比你打游戏的时候网络也会卡，这不就是数据传输不稳定，发生了数据发生失败吗？最重要的是，我们发数据只是我们的手段，我们最终的目的是用我们的数据，目标主机得到数据后它怎么知道要如何使用呢？难道你亲自告诉目标主机吗？
我们发现上面的问题都是逐个产生的，有逻辑的，分层次的，所以我们要一一解决这些问题自然也要分层次，我们学习网络就是为了解决我们不同主机传输数据的问题的。
所以为了解决我们的上述问题，我们制定出了很多协议，所谓的协议其实就是一种约定，它就是为了解决我们长距离传输中出现的问题定制的一种解决方案!
所以协议的本质就是一种约定，不知道我们高中学习过负电荷移动的反方向是电流的方向，这个东西当时不理解，但是这本质就是一种我们为了方便，我们规定出来的，我们就这么规定，大家都要这么遵守。但是这个规定如果是一个普通的中学生定制出来，肯定没人听啊，肯定是这个领域的大牛这么说，说我们规定这个负电荷移动的反方向是电流的方向，才有用啊！这就是标准！
普通人是没有制定标准的权利的，得让业内的领头羊来制定一个标准才能有人听，我们的操作系统厂商有很多mac,windows,linux不同的系统之间它们的网络通信各搞各的就不方便，我们就必须让所有的操作系统厂商都遵守一套标准，我们才能进行网络通信。所以我们的许多公司和组织就为此制定了标准出来，解决我们的网络传输的问题！
上面我们说过我们的问题是分层的，所以我们给出的解决方案也是分层的。这样也降低我们之间的耦合性，打个比方，比如我们说中文，我们有个通讯工具叫电话，你通过电话进行沟通，我们说的都是中文，我们可以进行交流，但是如果哪一天我不说中文了，我们直接换成英语，我们的工具还是那个工具，我们对我们的通讯工具是不必进行更换的！这是我们语言层面和通讯工具的解耦合，再比如，哪一天我们的设备更新，我们依旧说的是那一门语言，但是我们的通讯设备进行了更换，那么我们也可以进行沟通啊，只是设备换了，不影响我语言层面啊！如果我们把它们绑定，那么我换一个层面其他所有的层面都要受影响。所以我们的协议是分层的。
那么我们计算机的协议是什么？
答案是我们大名鼎鼎的OSI七层协议，它为我们的网络通讯制定了标准。
那么 它制定了这么多的协议，我们为了了解网络通信我们需要怎么办，我们就要对这些协议进行学习。
假设我们在我们的任意一层定义一个结构体，我们就约定我们int a,int b ,int c的含义分别是加减乘，我们传到过去，对面的那一层也是这么理解的，因为它们都遵守我们制定的协议。这样即使是不同的操作系统，我们也可以实现我们的网络间通信。我们只需要把结构体发送给对方，对方也会知道是什么意思，所以我们的协议的意义就是这些。
下面来看，我们的应用层，网络层，数据链路层它们都有对应的要解决的问题。
数据链路层解决的问题是，我不是首先要把我的数据从我们的局域网发送到我们的路由器吗？
问题是局域网我们进行信息发送，它会把我们的信息给我们局域网的每个主机发送一份，每个主机通过IP判断这个数据是不是发送给它的，如果是就接受，不是就抛弃，当我们大量的信息在我们的局域网内进行传输时，我们的信息就会发生碰撞，就是我们所谓的网卡，所以日常生活中，我们的一个网连的人太多，发送的数据过多，就会不可避免的进行卡顿，为了解决这些问题，我们的数据链路层带着解决这个问题的使命就出现了。
然后是我们的网络层，我们的网络层是为了解决我们把我们的数据发送给我们指定的主机，网络那么多台主机，我怎么知道你要发送给哪台主机，所以为了解决这个问题，我们的网络层就出来了。
传输层呢？它是为了解决如果我们的数据发送出去丢了怎么办？我们的传输层就是保证我们的数据发送不丢失。
应用层就是解决那个我们发数据不是目的，是一种手段，我们的根本目的是用数据，就好比我们做饭不是目的，吃饭才是目的，只做不吃耍流氓！所以应用层是解决了我们的数据应用的问题。
我们的协议进行分层依次解决了我们长距离传输的问题，下面进行具体讲解：
我们进行数据传输的过程中，所有数据是怎么知道数据到底是不是发给自己的？所以我们每个主机都要有名字，这个名字就是我们的MAC地址，当我们把我们的数据发送到局域网时，我们局域网所有的主机都能收到这个数据，不同的主机进行判断，判断这个数据目的地是不是自己，不是自己就会丢掉，是自己的就接受，但是当我们的局域网同时有很多数据的时候，就会发生数据碰撞，会导致我们的数据发送失败，所以为了解决这个问题，我们要进行碰撞检测和碰撞避免，任何时刻，只允许一台主机，向另一台主机发送信息，这和我们的锁就很相似，我们的锁是让我们的共享资源只允许一个线程来访问，这就保证了我们数据的安全，碰撞检测是为了避免我们的数据不一致问题，那么我们思考一下，如果我往一个局域网不断发送大量的垃圾数据，我不就可以把这个网络黑掉了吗？
我们把我们一个局域网内的区域叫做碰撞域。也就是我们所谓的以太网，那么我的问题是为什么叫以太网，本质是一种跨领域的嘲讽，当时天文领域说，我们声音的传播需要介质，那么我们的光的传播需不需要介质呢？当时人就提出假设，说光的传播需要介质，但是这个物质我们看不到，他们给这种看不见的物质取名以太，但是后来通过证明，我们证明了这种物质并不存在，与此同时，我们的计算机科学家为了嘲讽，说你们没有的东西，我们计算机有，于是就一拍脑门，给我们的这种碰撞域取名为以太网！
需要知道的是，我们的计算机是先发展出局域网的，我们局域网有很多技术，随着时代的发展，才出现的我们的广域网，但是局域网领域有很多技术的，我们大浪淘沙，我们就搬用了很多局域网的技术。留下的都是精华！
我们数据发送的过程是自顶上下，然后到了对端主机又是自下向上的，发数据是我们用户进行发送的。我们每一层都有协议，我们自顶向下进行发送的时候，需要对我们的数据进行封包，然后到了对端，对端需要对我们的数据进行解包。同层之间的协议是相同的，我们每一层都是认为对方在和同一层进行通讯，但是逻辑上我们是进行这样的传送的。
大致的示意图就和下面类似，我们的数据每经过一层都会进行打包，然后到了对端再一层一层进行解包，因为它们遵循的协议是一样的，所以我们不同主机都可以知道它们的意思。
我们的有效载荷就是我们的这一层除了我们的该层报头以外的内容，都是我们的有效载荷。
有一个细节是我们为什么把我们的协议叫做TCP/IP协议栈，TCP/IP是因为我们这两层协议是最为重要的，叫栈的原因是因为我们的这个封包解包的过程和栈类似。
还有就是我们任何协议都要解决2个问题，一是将我们的报头和有效载荷进行分离，把数据交给上层哪一种协议的问题，一叫解包，二叫分用。
我们不同的主机间进行发送消息本质是进行进程间通信！本质就是我们的协议栈在进行我们进程间的通讯！
在我们的跨网络传输过程中，我们的IP层协议有一个标识我们不同主机之间地址的数字，我们发送数据的时候，我们的会有2个地址，一个是我们的IP地址，一个是我们的MAC地址，我们的IP地址在数据发送的过程中是不会变的，我们的MAC地址是会变的，这是因为我们的IP地址就好比我们的终极目的地，我们的MAC地址只是我们到达终极目的地的一个过程，就好比，我要从东北去南方，我要途径很多地方，但是我的终极目标没有变，所以我们的终极目的地决定我们的路径。
我们把我们的报文发送到路由器，我们的路由器解析我们的数据链路层，知道它的MAC地址，然后根据它的目的IP再给它一个新的MAC地址，让它知道它下一站要去哪里，这就好比我们到达一个地方，我们的目的地和出发地就会发生变化，我们原来的目的地变成我们的出发地，而我们出发地也会变。所以当我们的报文进行路由的时候，不会把我们的报文全部解析，而是只解析到网络层，然后进行发送，等它到了目的IP主机我们再对它的数据进行解析。
我们的数据路由就是一个解包封包的过程！我们根据我们发送数据过程我们可以知道，我们的网络层以及以上的数据都是一样的，我们IP协议虚拟化了底层局域网的差异，我们的互联网，就是建立在IP网络上的！
事实上，我们的数据发送过程本质是这样的，不断进行解包封包，直到我们到了目的地，然后我们就会继续向上解包！
