网络交互基础(day4)｜青训营计算机网络交互是指不同计算机或设备之间通过网络进行数据传输和通信的过程。它包括网络接入

计算机网络交互是指不同计算机或设备之间通过网络进行数据传输和通信的过程。它包括网络接入和网络传输两个主要方面。

网络接入：
- 网络接入是指计算机或设备连接到网络的过程。常见的网络接入方式包括有线接入和无线接入。
- 有线接入：使用物理连接（如以太网线）将计算机或设备连接到网络设备（如交换机、路由器）。
- 无线接入：使用无线技术（如Wi-Fi）将计算机或设备连接到无线接入点（如无线路由器），通过无线信号进行数据传输。
网络传输：
- 网络传输是指通过网络将数据从发送方传输到接收方的过程。在网络传输中，数据被分割成小的数据包，并通过网络传输到目标设备。
- 数据包：数据包是网络传输的基本单位，它包含数据的一部分、源地址、目标地址和其他控制信息。
- 协议：在网络传输过程中，需要使用一些协议来确保数据的可靠传输和正确解析。常见的网络传输协议包括TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。
- 路由：在网络中，数据包通过路由器等网络设备进行转发，根据目标地址选择最佳路径进行传输。
- IP地址：每个计算机或设备在网络中都有一个唯一的IP地址，用于标识和寻址。IP地址分为IPv4和IPv6两种格式。

在网络交互中，发送方将数据封装成数据包，并通过网络传输到接收方。接收方接收到数据包后，解析数据包并提取数据。网络交互的成功与否取决于网络的可靠性、带宽、延迟等因素。计算机网络的发展和应用使得人们可以方便地进行远程通信、数据传输和资源共享。

在抖音运行过程中，涉及到多个网络交互环节，包括用户登录、浏览内容、上传、下载等。以下是抖音运行过程中的网络交互示意图：

用户登录：
- 用户打开抖音应用，并输入用户名和密码进行登录。
- 抖音客户端将用户的登录请求发送到抖音服务器。
- 抖音服务器验证用户的身份信息，并返回登录结果给抖音客户端。
- 如果登录成功，抖音客户端会获取用户的个人信息和相关配置，以便进行后续操作。
浏览内容：
- 用户在抖音客户端上浏览视频、评论等内容。
- 抖音客户端向抖音服务器发送请求，请求获取推荐的热门视频或关注的用户发布的视频。
- 抖音服务器根据用户的兴趣和关注列表等信息，返回相应的视频列表给抖音客户端。
- 抖音客户端接收到视频列表后，将视频内容展示给用户。
上传视频：
- 用户在抖音客户端上选择要上传的视频，并填写相关信息。
- 抖音客户端将用户的上传请求发送到抖音服务器。
- 抖音服务器接收到上传请求后，验证用户身份和权限，并分配存储空间给用户。
- 抖音客户端将视频文件分片并逐个发送到抖音服务器。
- 抖音服务器接收到视频分片后，进行存储和合并操作，最终保存用户上传的视频。
下载视频：
- 用户在抖音客户端上选择要下载的视频。
- 抖音客户端向抖音服务器发送下载请求，请求获取指定视频的下载链接。
- 抖音服务器验证用户身份和权限，并生成视频的下载链接。
- 抖音客户端接收到下载链接后，使用网络协议（如HTTP）下载视频文件到用户的设备。

在以上网络交互过程中，涉及到客户端和服务器之间的请求和响应。客户端发送请求，服务器接收请求并处理，然后返回响应给客户端。这些请求和响应使用网络协议进行传输，如HTTP、TCP等。通过这种网络交互，用户可以在抖音上进行登录、浏览、上传和下载等操作，与其他用户进行交互和分享内容。

##IP地址以及路由解释

IP地址是计算机在网络中的唯一标识符，用于在网络中进行寻址和通信。IP地址分为IPv4和IPv6两种格式。

IPv4地址由32位二进制数组成，通常以点分十进制表示，例如192.168.0.1。IPv4地址的32位被分为4个8位字段，每个字段的取值范围是0-255。IPv4地址空间有限，约有42亿个可用地址，但随着互联网的发展，IPv4地址已经不够用，因此引入了IPv6地址。

IPv6地址由128位二进制数组成，通常以冒号分隔的8组16进制表示，例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。IPv6地址的128位被分为8个16位字段，每个字段的取值范围是0-65535。IPv6地址空间非常庞大，约有3.4×10^38个可用地址。

路由是指在网络中选择最佳路径将数据包从源地址传输到目标地址的过程。网络中的路由器根据数据包的目标地址，查找路由表并选择合适的路径进行转发。路由表中包含了网络的拓扑结构和路由器之间的连接信息。

路由器通过路由协议（如OSPF、BGP等）学习和交换路由信息，以建立路由表。路由表中记录了目标地址和下一跳地址的对应关系。当路由器接收到数据包时，会根据目标地址在路由表中查找最佳路径，并将数据包转发到下一跳地址。这个过程被称为路由选择。

路由选择的目标是找到最短路径、最快速的路径或最可靠的路径，以确保数据包能够快速、可靠地到达目标地址。路由选择算法可以根据不同的策略和指标进行优化，例如距离向量算法、链路状态算法等。

通过IP地址和路由，计算机可以在网络中进行通信和数据传输，实现远程访问、资源共享和信息交换等功能。

APR（Address Resolution Protocol）是一种用于在网络中将IP地址转换为物理MAC地址的协议。在以太网中，每个设备都有一个唯一的MAC地址，用于在局域网中进行通信。而在网络层，设备通过IP地址进行通信。

当一个设备需要与另一个设备进行通信时，它需要知道目标设备的MAC地址。这时，发送设备会使用APR协议向局域网中的所有设备广播一个ARP请求，请求目标设备的MAC地址。ARP请求中包含了发送设备的IP地址和MAC地址。

当目标设备收到ARP请求时，会检查请求中的目标IP地址是否与自己的IP地址匹配。如果匹配，则目标设备会向发送设备发送一个ARP响应，响应中包含自己的IP地址和MAC地址。

发送设备收到ARP响应后，就知道了目标设备的MAC地址。之后，发送设备就可以使用目标设备的MAC地址进行通信。

APR协议是在局域网中进行的，因此ARP请求和响应是通过广播的方式进行的。广播意味着ARP请求和响应会被局域网中的所有设备接收到，但只有目标设备会响应请求。

APR协议是TCP/IP协议族中的一部分，它在网络层和数据链路层之间起到了桥梁的作用，使得IP地址和MAC地址之间可以相互转换，实现了网络中设备的通信。

IP（Internet Protocol）协议是互联网中最基本的网络层协议之一，用于在网络中传输数据包。IP协议定义了数据包的格式和传输规则，以及如何将数据包从源地址传输到目标地址。

IP协议使用IP地址来标识网络中的设备。IP地址是一个32位（IPv4）或128位（IPv6）的二进制数，通常以点分十进制（IPv4）或冒号分隔的16进制（IPv6）表示。IP地址分为网络部分和主机部分，网络部分用于标识设备所属的网络，主机部分用于标识设备在网络中的唯一性。

IP协议的主要功能包括：

分组传输：IP协议将数据分成若干个数据包（也称为IP数据报），每个数据包包含了源地址、目标地址和数据内容等信息。这些数据包可以通过不同的路径和中间设备进行传输，然后在目标地址处重新组装成完整的数据。
路由选择：IP协议使用路由表来选择最佳的路径将数据包从源地址传输到目标地址。路由表中记录了网络的拓扑结构和路由器之间的连接信息，路由器根据目标地址在路由表中查找最佳路径，并将数据包转发到下一跳地址。
数据包分片和重组：如果数据包的大小超过了网络的最大传输单元（MTU），IP协议会将数据包分成多个较小的片段进行传输，并在目标地址处重新组装成完整的数据包。
地址解析：IP协议使用ARP协议（在以太网中）或邻居发现协议（在IPv6中）来将IP地址转换为物理MAC地址，以实现网络设备之间的通信。

IP协议是互联网中最重要的协议之一，它为互联网的通信提供了基础支持。在TCP/IP协议族中，IP协议位于网络层，负责将数据包从源地址传输到目标地址，为上层的传输层协议（如TCP和UDP）提供了可靠的数据传输服务。

在网络传输中，数据包是一种用于在网络中传输数据的基本单位。它是一个封装了数据和相关信息的数据结构，用于在源设备和目标设备之间进行传输。

数据包通常包含以下几个重要的部分：

头部（Header）：头部包含了一些必要的控制信息，例如源地址、目标地址、数据包长度、校验和等。头部的长度和具体的字段结构取决于所使用的协议。
数据（Data）：数据部分是实际要传输的数据。它可以是文本、图像、音频、视频或其他任何形式的信息。
尾部（Trailer）：尾部通常包含了一些附加的信息，例如校验和，用于检测数据传输过程中是否发生了错误。

在Go语言中，可以使用net包中的相关函数来进行数据包的处理。下面是一个简单的示例代码，演示了如何创建一个UDP数据包并发送到目标地址：

package main

import (
	"fmt"
	"net"
)

func main() {
	// 目标地址
	targetIP := net.ParseIP("192.168.0.1")
	targetPort := 8080

	// 创建UDP连接
	conn, err := net.DialUDP("udp", nil, &net.UDPAddr{IP: targetIP, Port: targetPort})
	if err != nil {
		fmt.Println("连接失败：", err)
		return
	}
	defer conn.Close()

	// 准备要发送的数据
	message := []byte("Hello, World!")

	// 发送数据包
	_, err = conn.Write(message)
	if err != nil {
		fmt.Println("发送失败：", err)
		return
	}

	fmt.Println("数据包发送成功！")
}

在上面的示例中，我们首先解析了目标地址，然后使用net.DialUDP函数创建了一个UDP连接。接下来，我们准备了要发送的数据，并使用conn.Write函数将数据包发送到目标地址。最后，我们打印出发送成功的消息。

这只是一个简单的示例，实际的网络传输中可能涉及更多的复杂操作和协议。但是，通过使用Go语言的net包，我们可以方便地进行数据包的创建、发送和接收等操作。

DNS（Domain Name System）是互联网中用于将域名解析为IP地址的系统。它提供了一种将易记的域名转换为对应的IP地址的机制，使得用户可以通过域名来访问网站，而不需要记住复杂的IP地址。

DNS的工作原理如下：

查询过程：当用户在浏览器中输入一个域名时，操作系统会首先检查本地的DNS缓存，看是否已经解析过该域名。如果没有，操作系统会向本地DNS服务器发送一个查询请求。
递归查询：本地DNS服务器接收到查询请求后，会首先查询自己的缓存，如果有对应的解析结果，则直接返回给操作系统。如果没有，本地DNS服务器会向根DNS服务器发送一个递归查询请求。
迭代查询：根DNS服务器接收到递归查询请求后，会返回给本地DNS服务器一个指向顶级域名服务器的地址。
顶级域名服务器：本地DNS服务器再向顶级域名服务器发送查询请求，顶级域名服务器会返回给本地DNS服务器指向下一级域名服务器的地址。
迭代查询继续：本地DNS服务器继续向下一级域名服务器发送查询请求，直到找到负责该域名的域名服务器。
解析结果返回：最终，负责该域名的域名服务器会返回给本地DNS服务器该域名对应的IP地址。本地DNS服务器将解析结果缓存，并将结果返回给操作系统。

在Go语言中，可以使用net包中的相关函数来进行DNS解析。下面是一个简单的示例代码，演示了如何使用Go语言解析域名并获取对应的IP地址：

package main

import (
	"fmt"
	"net"
)

func main() {
	// 域名
	domain := "www.example.com"

	// 解析域名
	ips, err := net.LookupIP(domain)
	if err != nil {
		fmt.Println("解析失败：", err)
		return
	}

	// 打印IP地址
	for _, ip := range ips {
		fmt.Println(ip)
	}
}

在上面的示例中，我们使用net.LookupIP函数来解析域名。它会返回一个IP地址的切片，我们可以遍历切片并打印出每个IP地址。

通过使用Go语言的net包，我们可以方便地进行DNS解析操作，从而将域名转换为对应的IP地址。

TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的传输层协议。它在互联网中扮演着重要的角色，用于在网络中传输数据。

TCP的工作原理如下：

建立连接：在进行TCP通信之前，需要先建立连接。客户端通过发送一个特殊的SYN（同步）包给服务器，请求建立连接。服务器接收到SYN包后，会发送一个SYN+ACK（同步+确认）包给客户端。客户端接收到SYN+ACK包后，再发送一个ACK（确认）包给服务器，建立连接成功。
数据传输：一旦连接建立成功，客户端和服务器就可以通过连接进行数据传输。数据被分割成小的数据段，并通过TCP协议进行可靠的传输。每个数据段都有一个序号，接收方会按序号将数据段重新组装成完整的数据。
流量控制：TCP协议具有流量控制的功能，可以根据接收方的处理能力来控制发送方的发送速率，以避免数据丢失或拥塞。
拥塞控制：TCP协议还具有拥塞控制的功能，可以根据网络的拥塞程度来动态调整发送方的发送速率，以避免网络拥塞。
断开连接：当数据传输完成或者不再需要连接时，可以通过发送一个特殊的FIN（结束）包来关闭连接。对方接收到FIN包后，会发送一个ACK包进行确认，然后发送一个FIN包给对方，最后对方发送一个ACK包进行确认，完成连接的断开。

在Go语言中，可以使用net包中的相关函数来进行TCP通信。下面是一个简单的示例代码，演示了如何使用Go语言建立TCP连接并进行数据传输：

package main

import (
	"fmt"
	"net"
)

func main() {
	// 目标地址
	targetIP := "192.168.0.1"
	targetPort := 8080

	// 建立TCP连接
	conn, err := net.Dial("tcp", fmt.Sprintf("%s:%d", targetIP, targetPort))
	if err != nil {
		fmt.Println("连接失败：", err)
		return
	}
	defer conn.Close()

	// 准备要发送的数据
	message := []byte("Hello, World!")

	// 发送数据
	_, err = conn.Write(message)
	if err != nil {
		fmt.Println("发送失败：", err)
		return
	}

	fmt.Println("数据发送成功！")
}

在上面的示例中，我们首先使用net.Dial函数建立了一个TCP连接。然后，我们准备了要发送的数据，并使用conn.Write函数将数据发送到连接。最后，我们打印出发送成功的消息。

通过使用Go语言的net包，我们可以方便地进行TCP通信，实现数据的可靠传输和连接的建立与断开。

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