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网络原理入门详解：从零理解互联网如何工作

news 2025/5/26 8:31:52

一、网络基础：计算机如何“打电话”？

想象你要给朋友寄一封信，网络通信的过程与此类似：

地址：信封需要写清楚收件人地址（IP地址）和门牌号（端口）
内容：信纸上写具体内容（数据）
邮局：邮局分拣信件，选择最佳路线（路由器）
运输：通过卡车、飞机等运输（网络传输）

二、核心概念解析

1. IP地址：计算机的“家庭住址”

作用：唯一标识网络中的设备
格式：IPv4（如 192.168.1.1），IPv6（如 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334）
示例：访问百度时，实际是通过IP 110.242.68.66 找到服务器

2. 端口号：房子的“门牌号”

作用：标识设备上的具体服务
范围：0~65535
常见端口：
- 80：HTTP（网页服务）
- 443：HTTPS（加密网页）
- 3306：MySQL数据库

3. 协议：通信的“语言规则”

TCP：可靠传输（像打电话，确认对方收到）
UDP：快速传输（像发广播，不确认对方是否收到）

三、数据如何传输？——以访问网页为例

输入网址：在浏览器输入 www.baidu.com
DNS解析：DNS服务器将域名转换为IP地址（如 110.242.68.66）
建立连接：通过TCP三次握手与服务器建立连接
发送请求：浏览器发送HTTP请求：“请给我首页内容”
返回数据：服务器返回HTML、CSS、JavaScript等文件
渲染页面：浏览器解析文件，展示网页

四、TCP三次握手：建立可靠连接

过程（类比打电话）：

客户端：“喂，能听到吗？”（SYN）
服务端：“能听到，你能听到我吗？”（SYN-ACK）
客户端：“我也能听到！”（ACK）

代码示例（Python模拟）：

# 服务端
import socket
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
server.listen()
client, addr = server.accept()  # 等待客户端连接# 客户端
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1', 8080))  # 发起连接

五、数据包：网络传输的最小单位

组成：
- 头部：源IP、目标IP、端口、协议类型
- 数据：实际传输的内容（如文字、图片）
分片传输：大文件会被拆分成多个数据包传输

、路由与交换机：网络的“交通指挥”

设备	作用	类比
路由器	连接不同网络，选择最佳路径	跨城市快递中转站
交换机	连接同一网络内的设备	小区内的邮筒

七、TCP vs UDP：两种传输方式对比

特性	TCP	UDP
可靠性	高（重传丢失数据）	低（不保证数据到达）
速度	较慢（需建立连接）	快（直接发送）
应用场景	网页、邮件、文件传输	视频通话、在线游戏、直播

代码示例（UDP通信）：

# 服务端
import socket
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
data, addr = server.recvfrom(1024)  # 接收数据# 客户端
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
client.sendto(b"Hello UDP", ('127.0.0.1', 8080))  # 直接发送

八、网络安全基础

防火墙：像小区的门禁，过滤危险数据包
加密：把数据变成“密文”传输（如HTTPS）
VPN：建立加密隧道访问内部网络

# 服务端
import socket
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
server.listen()
print("等待连接...")
client, addr = server.accept()
while True:msg = client.recv(1024).decode('utf-8')print(f"收到消息: {msg}")if msg == "exit":break# 客户端
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1', 8080))
while True:msg = input("输入消息: ")client.send(msg.encode('utf-8'))if msg == "exit":break
client.close()

运行效果：