互联网是如何运行的

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互联网是如何运行的

当你的电脑联入互联网之后，会得到一个编号地址，这个地址称为Internet Protocal Address,也就是IP地址。
bilibili的服务器也接入互联网，它也将分配一个IP地址，常说的访问某某网站，就是访问这个网站的服务器。
如果你的电脑想通过访问index.html来获取b站首页内容， 此时称电脑为客户端，bilibili为服务端，这种形式就是客户端服务端模型。

客户端更贴近用户 ，是面向用户的应用程序，例如web浏览器，电子邮件客户端，手机app。
服务端是在远程计算机上运行的引用程序，客户端可以在需要时，通过互联网与服务端进行通信。

你的电脑发送给bilibili服务器消息，要获取index.html的内容，消息将会被转化为电子信号，通过电缆发送给bilibili服务器，在服务器端又将电子信号转换为计算机可以使用的文本数据。
以上通过Tcp/Ip协议族来实现。

协议：协议是一组规则，用于指定计算机应如何通过网络来互相通信。

1.Tcp/Ip协议族共分为4层：

  • 应用层：提供特定于应用程序的协议（HTTP，FTP，IMAP）
  • Tcp传输控制层：发送数据包到计算机上使用特定端口号的应用程序
  • IP网络层：使用IP地址将数据包发送到特定的计算机
  • 链路层：将二进制数据包与网络信号相互转换

网络协议通过分层来明确每一层的职责，通过定义明确的接口来协同工作

1.在当前的例子中，使用应用层的HTTP协议请求获取html文本，这时需要发送一个请求消息，消息在发送前会被分解为许多片段，称为数据包。

2.通过应用层进入传输控制层后，每个数据包都会被分配一个端口号，端口号用来确定计算机的哪一个应用程序要接受并使用该数据包。
进入IP网络层后，每个数据包将会赋予目标计算机的IP地址。

3.有了IP地址和端口号之后，链路层会将数据包的文本数据转换为电子信号。然后通过电缆传输，在电缆中的另一端的路由器检查每个数据包中的地址，并确定发送到何处，最终数据包到达服务器。数据包到达服务器后，从Tcp/Ip协议族的底部数据链路层开始向上运行， 当数据包向上通过协议族时，客户端添加的所有路由数据，例如Ip地址和端口号都将从数据包剥离出来。当数据到达栈顶时，数据包已恢复成最初始的形式。

4.通过端口号可以将数据传递给当前服务器监听该端口的应用程序。应用程序根据当前请求数据作出反应。
比如现在想获取index.html，服务器会将路径index.html的数据通过刚才方式返回给你的电脑。也就是客户端，这样就可以看到b站首页内容。 这里完成了客户端与服务器在互联网的一次数据交互。

  • 应用层： 数据包
  • 传输控制层： 数据 源端口 目标端口
  • 网络层： 数据 源端口 目标端口 源IP 目标IP
  • 数据链路层： 数据 源端口 目标端口 源IP 目标IP

Tcp是一种面向连接的可靠字节流服务。

Tcp必须经过3次握手建立连接后才可以交换数据，每个收到的数据包都会向发送方发送ack确认，以保证发送成功

IP是 不可靠的无连接协议

它并不关心数据包是否到达目的地，也不关心连接和端口号，它的工作是发送数据包并将其路由到目标计算机，其中每个数据包都是独立的不相互依赖的，所以有可能乱序到达目的地。

如何保证数据包到达和顺序正确？交给TCP。
当数据包过大时，在IP网络层会进行分包，由于每个数据包在物理链路层走的物理链路不同，传输速度不同，导致数据包没有按顺序到达目的地。但是TCP会根据数据包携带的序列号来进行排序重组，并且发送方在特定时间内没有接收到接收方发来的ack确认时，则发送方会重新发送该数据包。

IP是一种网络协议，IP地址是一串数字。

IP有两种协议：

  • IPv4 Internet Protocol version4
    采用32位地址，即4字节，因此地址空间只有232个，约40亿个，专用网络1800万个，多播地址2.7亿个，
  • IPv6 Internat Protocol version6
    采用128位地址，2128个

调制解调器（也叫猫）和路由器的区别：

  • 猫用于网络间不同介质网络信号转接，比如把ADSL，光纤，有线通等的网络信号转成标准的电脑网络信号。
  • 路由器用于网络信号的再分配，简单地说就是让一根网线可以连接更多的电脑。
  • 家里有宽带就必须有猫，有多台电脑上网就必须有路由器，假如电脑很多，超过路由器的接口就需要交换机扩展接口。

1.电脑通过调制解调器modem，也就是常说的“猫”，将计算机的数字信号翻译成可沿普通电话线传输的模拟信号后，在公共电话网络进行传输，公共电话网络通过连接Internet Service Provider，互联网服务提供商ISP，来接入互联网。生活中常见的电信，移动，联通都是ISP。

2.数据包经过电话网络和ISP后，它们将路由到ISP的主干网络。互联网骨干网由许多相互连接的大型网络组成，这些大型网络被称为网络服务提供商，简称NSP。NSP是为ISP提供网络主干服务的公司。ISP可以从NSP那里批量购入带宽，为客户提供网络接入服务。
NSP网络通过网络访问点NAP相连，来交换数据包流量，每个NSP都必须连接到至少三个网络访问点NAP。

3.计算机有个特殊的计算器-路由器，路由器中有个路由表，记录来其子网络的所有IP地址。当数据包到达路由器，路由器检查路由表上是否有目的地的IP地址，如果有则直接发送给那个网络。否则就向上层发送数据，在更高的层级去寻找拥有该iP的路由器。如果依然没有找到，继续向上路由，直到到达NSP主干网为止，连接到NSP主干网的路由器拥有最大的路由表，通过这张表可以将数据包路由到正确的骨干网。然后开始向下传播，直到找到目的地为止。你的电脑就是这样访问bilibili服务器的。

4.通过IP地址来访问bilibili服务器，ip地址可能会改变，通过域名来访问可以解决Ip地址改变问题。
浏览器通过DNS来知道哪个域名访问哪个IP地址。

Domian names service,简称DNS，是一个分布式数据库，记录来域名和其IP地址的对应关系。
在浏览器输入网址时，浏览器首先连接DNS服务器，获取到该域名的IP地址后，浏览器在连接访问该IP的服务器。
有了DNS后，之后IP有了变化，重新绑定下域名和新IP地址就可以了。