网络理论

关于网络理论，我觉得还是要看一下。因为我从正统的道路学习过（谢希仁的《计算机网络》），也从其他野路子看过一下关于网络理论的介绍（鸟哥私房菜服务器篇和农夫安全的网络安全教程），觉得讲得还是不太好，不利于初学者讲解。所以这里必须要写一个浅显易懂的教程。

 

首先讲一下谢希仁《计算机网络》的优缺点，它的优点在于，介绍网络理论介绍得很详细，甚至连数据包、协议的细节都讲得很清楚。但过于注重细节，会使得初学者觉得计算机网络很难，不能一下子理解计算机网络的大概。事实上要理解计算机网络，真的不用过多地去抠细节，只要知道一个脉络，具体的再在《计算机网络》中查阅就行了。不过我现在看的《计算机网络》还是第6版，看着知识已经有点过时了，现在都更新到第7版了，不知道知识有没有更新。

 

所以现在先讲一些新知识。传统的计算机网络课参看《计》P3，就是一堆计算机和路由器等构成的网络。

然而，现代计算机网络已经有了很大的不同，因为其中混入了虚拟技术。每一台计算机可能不一定是一台物理计算机，还可能是虚拟计算机，这台虚拟计算机或许是从一台物理超级服务器虚拟出来的多台虚拟机中的其中之一。虚拟计算机的作用是，可以很好地对虚拟计算机的性能进行均分，从而便于调度和管理，是现代云计算的基础。

因此，现代计算机网络已经是物理计算机和虚拟计算机混合而成的网络了。由《计》P3可知，连接在因特网上的计算机都称为主机（host）。所以实质上，不管你的计算机是PC机还是服务器，还是虚拟机，都应该能叫做主机才对。网上很多博文老是说主机、虚拟机，要让人仔细分辨出这里主机的含义原来是指物理PC机，那就很让人费解了。

 

下面讲一下OSI七层协议，在《计》P25有详细的描述。但是实际上真正应用的其实只是TCP/IP的四层协议，在《计》P28有明确的对应关系。

 

我们看农夫安全第二季的网络理论视频，TQ也讲到了这四层协议与七层协议的对应关系。所以说其实野路子的TQ还是有系统地学过网络理论的。

 

对于七层协议，这里不详细讲解，我们可以看到《计》P30，大概可以看到五层协议是如何工作的（《计》采用了自创的便于教学的五层协议）。我大概提一下一个知识点，就是同层之间的报文是能够互相理解的，例如路由器工作在网络层（第三层），那么它就能够拆封并理解第三层报文的内容（即和IP相关的内容）。

 

我们再讲一下交换机和路由器的区别。

 

对于交换机，《计》P100只提到了二层交换机。

交换机的作用，我的理解是：

1. 用于分配IP地址
2. 减少局域网之间数据传输产生碰撞的概率

 

事实上，对于二层交换机，它能理解的只有物理层和数据链路层，所以它其实只能识别网卡的MAC地址，而不能识别IP。

如果是三层交换机的话，那么它就能够理解网络层了，从而能理解IP地址，但是它的职责依然只是分配IP，而不是提供IP，提供IP的是路由器。

 

对于减少局域网之间的碰撞，这其实是相对于集线器而言的，可以查看鸟哥私房菜服务器篇P47

 

对于路由器，可查看《计》P115。这里要提一下，IP地址实质上网卡上的接口地址，而不是笼统地说你的计算机地址。一台计算机可以有多个网卡，一个网卡也可能会有多个接口（网口），可查看鸟哥私房菜服务器篇P82，所以计算机的IP地址可能不是唯一的。

路由器的作用，个人理解：

1. 提供IP地址
2. 计算主机与主机之间通信的最优路径

 

由于现在用到的IP地址大多还是用的IPv4的，所以很容易会出现IP地址不够用的情况。所以就出现了NAT的情况，关于NAT，可查看《计》P176。NAT会占用一些IPv4的地址，这些地址称为内网IP地址。而其他的IP地址称为全球唯一IP地址，也就是俗话说的公网IP地址。

 

对于公网IP地址，是由网络运营商ISP（中国电信、中国联通）的路由器提供，而私有IP地址，就可以由其中的NAT来提供。

 

在所有的教材上，局域网路由器通常只有两个接口，一个与外部通信，一个与内部通信（不过事实上两个接口的地位是平等的）。而交换机会有一个外口，多个内口