1 概述

計算機網(wǎng)絡(luò)是一個廣泛而復(fù)雜的主題。對于初學者很難確定一個清晰的初始學習路徑。

無論如何，從熟悉一些常見的網(wǎng)絡(luò)概念開始總是一個不錯的實踐，這能夠讓我們在同一層面上討論一些基本的具體問題而不必為晦澀的"方言"而分心。

這些概念和術(shù)語具有通用性，與操作系統(tǒng)無關(guān)，但在實現(xiàn)利用服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)的功能和服務(wù)時應(yīng)該非常有幫助。

2 網(wǎng)絡(luò)術(shù)語

這些術(shù)語將在后面相應(yīng)部分進行擴展：

Connection

連接：在網(wǎng)絡(luò)中，連接是指通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)南嚓P(guān)信息。一般來說，連接是在數(shù)據(jù)傳輸之前建立的（通過遵循協(xié)議中規(guī)定的過程），并且可以在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時解構(gòu)。

Packet

數(shù)據(jù)包：數(shù)據(jù)包是數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)淖钚挝?。通過網(wǎng)絡(luò)進行通信時，數(shù)據(jù)包是將數(shù)據(jù)（分段）從一個端點傳送到另一個端點的信封。

數(shù)據(jù)包有一個標頭部分，其中包含有關(guān)數(shù)據(jù)包的信息，包括源和目標、時間戳、網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)等。數(shù)據(jù)包的主要部分包含正在傳輸?shù)膶嶋H數(shù)據(jù)。

Interface

網(wǎng)絡(luò)接口：網(wǎng)絡(luò)接口可以指代網(wǎng)絡(luò)硬件的任何類型的軟件接口。例如，如果計算機中有兩個網(wǎng)卡，我們可以分別控制和配置與它們關(guān)聯(lián)的每個網(wǎng)絡(luò)接口。

網(wǎng)絡(luò)接口可以與物理設(shè)備相關(guān)聯(lián)，或者它可以是虛擬接口的表示。 “環(huán)回”(loopback)設(shè)備是大多數(shù) Linux 環(huán)境中可用的虛擬接口，用于連接回同一臺機器。

LAN

LAN 代表“局域網(wǎng)”。它指的是更大的互聯(lián)網(wǎng)無法公開訪問的網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)的一部分。家庭、辦公室或校園網(wǎng)絡(luò)是 LAN 的一個示例。

WAN

WAN 代表“廣域網(wǎng)”。它意味著比 LAN 范圍更廣的網(wǎng)絡(luò)。雖然 WAN 是用于描述大型、分散的一般網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)術(shù)語，但它通常是指整個互聯(lián)網(wǎng)。

如果說接口連接到 WAN，通常假定它可以通過 Internet 訪問。

Protocol

協(xié)議：協(xié)議是一組規(guī)則和標準，用于定義設(shè)備可用于通信的語言。網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用了大量協(xié)議，它們通常在不同的層中實現(xiàn)。

一些低級協(xié)議是 TCP、UDP、IP 和 ICMP。建立在這些低層協(xié)議之上的應(yīng)用層協(xié)議的一些常見示例是 HTTP（用于訪問 Web 內(nèi)容）、SSH 和 TLS/SSL。

Port

端口：端口是一臺機器上的一個應(yīng)用層地址，可以綁定到一個特定的軟件。它不是物理接口或位置，但它允許服務(wù)器能夠使用多個應(yīng)用程序進行通信。

Firewall

防火墻：防火墻是一種安全控制程序，它決定是否允許來自服務(wù)器的流量傳入或傳出。防火墻通常通過創(chuàng)建規(guī)則來確定哪些類型的流量在哪些端口上是可接受的。通常，防火墻會阻止服務(wù)器上特定應(yīng)用程序未使用的端口。

NAT

NAT 代表網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換。它是一種將本地傳入請求重新打包并發(fā)送到外部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的方法。這通常在物理 LAN 中實現(xiàn)，作為一種通過一個 IP 地址將請求路由到必要的后端服務(wù)器的方法。

VPN

VPN 代表虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。它是一種通過 Internet 連接單獨的 LAN，同時保持隱私的方法。這用于連接遠程系統(tǒng)，就好像它們在本地網(wǎng)絡(luò)上一樣，通常出于安全原因。

3 分層網(wǎng)絡(luò)

雖然網(wǎng)絡(luò)通常以拓撲的形式在主機之間以水平方式進行討論，但其實現(xiàn)是在任何給定計算機或網(wǎng)絡(luò)中以垂直方式分層的。

當數(shù)據(jù)從一臺機器發(fā)出時，它從堆棧的頂部(應(yīng)用程序)開始并向下(操作系統(tǒng))過濾。在最低級別，通過網(wǎng)絡(luò)物理接口實際傳輸?shù)搅硪慌_機器。此時，數(shù)據(jù)通過另一臺計算機的物理層向上傳輸。

每一層都能夠在從相鄰層接收到的數(shù)據(jù)周圍添加自己的“包裝器”，這將有助于后續(xù)層決定在傳遞數(shù)據(jù)時如何處理數(shù)據(jù)。

TCP/IP Model

TCP/IP 模型，通常稱為 Internet 協(xié)議套件，是一種廣泛采用的分層模型。它定義了四個獨立的層：

Application

應(yīng)用層：在該模型中，應(yīng)用層負責創(chuàng)建和傳輸應(yīng)用程序之間的用戶數(shù)據(jù)。這些應(yīng)用程序可以位于遠程系統(tǒng)上，并且對于最終用戶來說應(yīng)該像在本地一樣運行。據(jù)說這種交流發(fā)生在同伴之間。

Transport

傳輸層：傳輸層負責進程之間的通信。此級別的網(wǎng)絡(luò)利用端口來處理不同的服務(wù)。

Internet

互聯(lián)網(wǎng)層：互聯(lián)網(wǎng)層用于在網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點之間傳輸數(shù)據(jù)。該層知道連接的端點，但不關(guān)心從一個地方到另一個地方所需的實際連接。 IP 地址在此層中定義為以可尋址方式到達遠程系統(tǒng)的一種方式。

Link

鏈路層：鏈路層實現(xiàn)本地網(wǎng)絡(luò)的實際拓撲結(jié)構(gòu)，允許互聯(lián)網(wǎng)層提供可尋址接口。它在相鄰節(jié)點之間建立連接以發(fā)送數(shù)據(jù)。

Interfaces

接口是計算機的網(wǎng)絡(luò)通信點。每個接口都與一個物理或虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相關(guān)聯(lián)。

通常，操作系統(tǒng)將為每個以太網(wǎng)或無線網(wǎng)卡提供一個可配置的網(wǎng)絡(luò)接口。

此外，操作系統(tǒng)還將定義一個稱為“環(huán)回”(loopback)或本地主機(localhost)接口的虛擬網(wǎng)絡(luò)接口。這用作將單個計算機上的應(yīng)用程序和進程連接到其他應(yīng)用程序和進程的接口。“環(huán)回”設(shè)備通常命名為“l(fā)o”接口。

在啟用了專用網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中心中，VPS(虛擬網(wǎng)絡(luò)主機) 將有兩個網(wǎng)絡(luò)接口。 “eth0”接口將被配置為處理來自互聯(lián)網(wǎng)的流量，而“eth1”接口將用于與專用網(wǎng)絡(luò)通信。

4 協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)通過在彼此之上搭載許多不同的協(xié)議來工作。通過這種方式，可以使用相互封裝的多個協(xié)議來傳輸一份數(shù)據(jù)。

Media? Access Control

介質(zhì)訪問控制是一種用于區(qū)分特定設(shè)備的通信協(xié)議。每個設(shè)備在制造時都應(yīng)該獲得一個唯一的、硬編碼的介質(zhì)訪問控制地址（MAC 地址），以區(qū)別于互聯(lián)網(wǎng)上的所有其他設(shè)備。

通過 MAC 地址尋址硬件允許通過唯一值引用設(shè)備，即使頂部的軟件可能在操作期間更改該特定設(shè)備的名稱也是如此。

MAC 尋址是可交互的低級鏈路層的唯一協(xié)議。

IP (Internet Protocol)

IP協(xié)議是允許互聯(lián)網(wǎng)工作的基本協(xié)議之一。 IP 地址在每個網(wǎng)絡(luò)上都是唯一的，它們允許機器在網(wǎng)絡(luò)上相互尋址。它是在 TCP/IP 模型中的 Internet 層上實現(xiàn)的。

網(wǎng)絡(luò)可以鏈接在一起，但在跨越網(wǎng)絡(luò)邊界時必須路由流量。該協(xié)議假設(shè)一個不可靠的網(wǎng)絡(luò)和多條通往同一目的地的路徑，它可以在這些路徑之間動態(tài)切換。

該協(xié)議有許多不同的實現(xiàn)。最常見的實現(xiàn)是 IPv4 地址，它遵循 123.123.123.123 模式，而 IPv6 地址，遵循 2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329 模式，由于 IPv4 數(shù)量有限而越來越普遍的應(yīng)用。

ICMP (Internet Control Message Protocol)

ICMP 代表 Internet 控制消息協(xié)議。它用于在設(shè)備之間發(fā)送消息以指示它們的可用性或錯誤情況。這些數(shù)據(jù)包用于各種網(wǎng)絡(luò)診斷工具，例如 ping 和 traceroute。

通常當不同類型的數(shù)據(jù)包遇到問題時，會傳輸 ICMP 數(shù)據(jù)包。它們用作網(wǎng)絡(luò)通信的反饋機制。

TCP (Transmission Control Protocol)

TCP代表傳輸控制協(xié)議。它在TCP/IP模型的傳輸層實現(xiàn)，用于建立可靠的連接。

TCP 是將數(shù)據(jù)封裝到數(shù)據(jù)包中的協(xié)議之一。然后它使用較低層可用的方法將這些傳輸?shù)竭B接的遠程端。另一方面，它可以檢查錯誤，請求重新發(fā)送某些片段，并將信息重新組合成一個邏輯片段發(fā)送給應(yīng)用層。

該協(xié)議使用稱為三向握手的系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸之前建立連接。這是通信兩端確認請求并商定確保數(shù)據(jù)可靠性的方法的一種方式。

發(fā)送數(shù)據(jù)后，使用類似的四次握手斷開連接。

TCP 是許多最流行的互聯(lián)網(wǎng)用途的首選協(xié)議，包括 WWW、SSH 和電子郵件。

UDP (User Datagram Protocol)

UDP 代表用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議。它是 TCP 的流行伙伴協(xié)議，也在傳輸層中實現(xiàn)。

UDP 和 TCP 之間的根本區(qū)別在于 UDP 提供不可靠的數(shù)據(jù)傳輸。它不驗證連接的另一端是否已收到數(shù)據(jù)。這聽起來像是一件壞事，而且在許多方面確實如此。但是，它對于某些功能也極為重要。

由于不需要等待確認數(shù)據(jù)已收到而強制重發(fā)數(shù)據(jù)，UDP 比 TCP 快得多。它不與遠程主機建立連接，它只是發(fā)送數(shù)據(jù)而無需確認。

因為它是一個簡單的事務(wù)，所以它對于查詢網(wǎng)絡(luò)資源等通信非常有用。它也不維護狀態(tài)，這使得它非常適合將數(shù)據(jù)從一臺機器傳輸?shù)蕉鄠€實時客戶端。這使其成為 VOIP、游戲和其他無法承受延遲的應(yīng)用程序的理想選擇。

HTTP (Hypertext Transfer Protocol)

HTTP 代表超文本傳輸協(xié)議。它是在應(yīng)用層中定義的協(xié)議，構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)。

HTTP 定義了一些動詞來告訴遠程系統(tǒng)你在請求什么。例如，GET、POST 和 HEAD 都以不同的方式與請求的數(shù)據(jù)進行交互。

HTTP 是應(yīng)用層協(xié)議，它構(gòu)建在 TCP/IP 協(xié)議之上。

DNS (Domain Name System)

DNS 代表域名系統(tǒng)。它是一種應(yīng)用層協(xié)議，用于為互聯(lián)網(wǎng)資源提供一種人性化的命名機制。它將域名與 IP 地址聯(lián)系起來，并允許用戶在瀏覽器中按名稱訪問站點。

SSH (Secure Shell)

SSH 代表安全外殼。它是一種在應(yīng)用層實現(xiàn)的非對稱加密協(xié)議，可用于以安全的方式與遠程服務(wù)器通信。由于其端到端加密和無處不在，許多其他技術(shù)(SCP 和 STP, vscode remote) 都是圍繞該協(xié)議構(gòu)建的。

5 結(jié)論

還有許多其他同樣重要的術(shù)語和協(xié)議我們沒有涉及。但是，這應(yīng)該可以讓我們很好地了解互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一些基本技術(shù)，并成為我們系統(tǒng)學習網(wǎng)絡(luò)知識的起點。