网络协议(四)：网络分类、ISP、上网方式、公网私网、NAT_isp协议

网络协议系列文章

网络协议(一)：基本概念、计算机之间的连接方式

网络协议(二)：MAC地址、IP地址、子网掩码、子网和超网

网络协议(三)：路由器原理及数据包传输过程

网络协议(四)：网络分类、ISP、上网方式、公网私网、NAT

网络协议(五)：网络互联模型、物理层、数据链路层

网络协议(六)：网络层（版本、首部长度、区分服务、总长度、 标识、标志、片偏移生存时间、协议、首部校验和）

网络协议(七)：传输层-UDP

网络协议(八)：传输层-TCP（可靠性传输、拥塞控制、建立连接-三次握手、释放连接-四次挥手）

网络协议(九)：应用层（域名、DNS、DHCP）

网络协议(十)：HTTP（报文格式、请求方法、头部字段、状态码、跨域）

网络协议(十一)：单向散列函数、对称加密、非对称加密、混合密码系统、数字签名、证书

网络协议(十二)：HTTPS（SSL/TLS、TLS1.2的连接）

网络协议(十三)：HTTP/1.1的升级改进（HTTP/2、HTTP/3）

网络协议(十四)：WebSocket、WebService、RESTful、IPv6、网络爬虫、HTTP缓存

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一、网络、互联网、因特网

网络（Network）

• 同一个网段，交换机使用网线将多个计算机连接一起就是网络

互联网（internet）

• 不同网段连接到一起

英特网（Internet）

• 全世界最大的互联网是：因特网（Internet）
• 将全世界所有的计算机都连接在一起
• 一般使用大写I开头的Internet特指因特网
• 日常生活中说的：你的电脑上不了网。其实就是指：你的电脑没有连接到因特网

二、ISP（互联网服务提供商）

• ISP（Internet Service Provider），Internet 服务提供商，比如移动、电信、网通、铁通等
• 我们平时拉的宽带都是通过 ISP 连接到 Internet 的

• 平时见到左边的下载列表，其实是给使用不同 ISP 的用户对应的选择

三、网络分类（局域网、城域网、广域网）

局域网（ Local Area Network, LAN ）

• 一般是范围在几百米到十几公里内的计算机所构成的计算机网络
• 常用于公司、家庭、学校、医院、机关、一幢大楼等
• 局域网中使用最广泛的网络技术叫：以太网（ Ethernet）
• 在电脑、手机上经常见到的一个英文 WLAN（Wireless LAN ），意思是无线局域网

城域网（Metropolitan Area Network，MAN）

• 一般范围是数十公里到数百公里，可以覆盖一个城市

广域网（Wide Area Network，WAN）

• 一般范围是几百公里到几千公里，可以覆盖一个国家。通常都需要租用 ISP 的线路

四、常见的几种接口

• FastEthernet（快速以太网口）、GigabitEthernet（千兆以太网口）：用于连接交换机间或直接的客户端口
• Serial（串行接口）：路由器连接路由器就要用路由器上的Serial端口连接

五、上网方式（电话线入户、光纤入户、网线入户、无线路由器）

电话线入户

• 猫（ Modem），调制解调器，进行数字信号和模拟信号的转换
  • 电话线接入的模拟信号
  • 路由器需要接受0101的数字信号
    
• WAN：城域网，LAN：局域网

光纤入户

• 光猫（ Optical Modem），光调制解调器，进行数字信号和光信号的转换

网线入户

• 信号接入楼道转换数字信号完毕，直接入户

家用无线路由器的逻辑结构

• 猫：其他信号与数字信号的转换
• 路由器外网ip与内网不同网段的连接
• 交换机所有口都是同一个网段，所以通过无线和网线接入都一样

六、公网IP、私网IP

公网IP（Public）

• Internet 上的路由器中只有到达公网的路由表，没有到达私网的路由表
• 公网IP 由因特网信息中心（Internet Network Information Cetner, Inter NIC ）统一分配和管理
• ISP 需要向 Inter NIC 申请 公网IP

私网IP（Private）

• 主要用于局域网。下面是保留的私网网段：
  • A类：10.0.0.0/8，1个A类网络
  • B类：172.16.0.0/16 ~ 172.31.0.0/16，16个B类网络
  • C类：192.168.0.0/24 ~ 192.168.255.0/24，256个C类网络

七、NAT（Network Address Translation）

• 由于公网的路由器不能设置私网的路由表
• 私网IP 访问 Internet 需要进行 NAT 转换为 公网IP，这一步可以由路由器完成
• NAT 的特点：节约公网IP资源、隐藏内部真实IP
• NAT 的分类
  • 静态转换：手动配置NAT映射表，一对一转换
  • 动态转换：定义外部地址池，动态随机转换，一对一转换
  • PAT（Port Address Translation）
    • 多对一转换，最大程度节约公网IP资源
    • 采用端口多路复用方式，通过端口号标识不同的数据流（客户端请求随机分配端口号）
    • 目前应用最广泛的NAT实现方式