前言
关于网络知识，一直以来都是一知半解，悔于大学期间没有好好学习。
因此这次抽出一段时间，彻底的搞清楚网络知识，从ISO七层模型(实际上是TCP/IP五层模型)一层层往上，通过假设一个无网络的虚拟世界，一步一步模拟搭建网络，从而从根上弄清楚网络知识。
物理层
假设现在有个虚拟世界，刚刚发明出了计算机，但还没有网络，于是人们开始想如何能让两个计算机可以彼此发送数据，实现数据的远程传递。
于是人们发明了网线，网线可以把0和1转换为电信号(高电压代表1，低电压代表0)，于是只要把数据转换为二进制的0和1，再将两个计算机用网线连接起来，那这两个计算机就可以互相发送数据了。
到此物理层的网路通讯就已经实现了，通过网线或光线，就可以实现数据的远程传输。
c 解决了物理层的通讯问题，人们又犯难了，比如现在一个村子里面好多人都有电脑，如果每两个电脑之间都用网线连接，那这线盘综复杂简直就是灾难。
所以有人提议，不如弄个中心设备，所有电脑都和这个中心设备连接，而不是彼此连接，这样一个电脑只用一根网线就够了，然后某电脑想向另一个电脑传输数据，就通过中心设备将数据转发给目标电脑，这个承担中转的中心设备就是交换机。
那么问题又来了，交换机怎么知道某个电脑要把数据发给哪个电脑呢？
这时每个电脑就需要有个“身份证号”，作为这个电脑的唯一标识，刚好每个电脑生产出来就会有个唯一编号，这个编号就是MAC地址。
mac地址的组成是厂商的编码+编号，每个生产电脑的厂商都有自己的编号，比如Intel的编号是0x00，AMD的编号是0x01，这是由一个公认的组织机构EUI48所规定，大家都遵守，所以每个电脑的MAC地址都是唯一的。
有了mac地址，电脑发送数据的时候，就会把数据加上mac地址，然后通过交换机转发给目标电脑。
交换机怎么知道某个mac地址对应的哪个端口呢？交换机如果不知道mac地址对应的端口，就会通过广播的方式告诉所有端口，谁认领就发给谁，然后会通过这种“偷听”方式记录下来哪个端口对应的哪个mac地址。
网络层
互联网
目前解决了多天电脑彼此互相通讯的事，但是问题又来了，人们想把世界上所有的电脑都连接起来，这样就可以实现互联网了
于是有人提议搞一个超级大的交换机，把世界上所有的电脑都连接起来，然后超级交换机就可以实现互联网了。
但是这样就会出现一个问题，世界上的电脑那么多，即使某个电脑知道目标电脑的mac地址，但发送给交换机，交换机要通过广播来确认哪个端口对应这个mac地址，但世界上的设备太多了，广播给所有设备简直是灾难。
想想现实世界是如何送快递的，如果只有身份证号或手机号(相当于这里的mac地址)，那快递公司要问所有世界上的人谁是这个身份证号/手机号，然后有人认领，才给他送过去，这岂不是弱智行为。
实际上送快递一定要留的就是地址，比如：中国.辽宁省.大连市.XX小区，国际快递公司一看中国，发给中国中转站，一看是辽宁，发给辽宁中转站，依此类推，最后给收件人发，整个过程没有一条路是白走的。
所以问题的解决方案就清晰了，要有个类似“中国.辽宁省.大连市.XX小区”这样的地址，这个地址就是IP地址。还要有一个可以类似中转功能的承上启下的设备，这个设备就是路由器。
比如现在就划分1.x.x.x给中国用，2.x.x.x给韩国用，而中国又细分1.2.x.x给山东，1.3.x.x给辽宁，辽宁再按不同的市再依次细分，依次类推。实际上ip地址是分为4段，每段是8位二进制，对应范围是0-255，而本文只简化考虑下
而路由器就相当于网络世界的中转站，他负责根据ip地址判断路线该如何走，于是上面送快递的图就变成下面这个网络图了：
图中如1.3.1.1这个路由器，它和它的下级组成了1.3.x.x这个网段，所以在他的管辖范围内，前两位是网段，后两位是设备地址，为了表示前两位是网段地址，所以引入了子网掩码，这个网段的子网掩码按二进制就是前16位，也可以表示为255.255.0.0(通过二与ip地址与计算就可算出1.3.x.x)
为了避免不同国家彼此冲突，抢占网段，世界上成立了一个IANA组织负责分配网段。
局域网
虽然可分配的ip地址非常多，但是如果所有可上网设备都分配一个唯一ip也不可能够用，而且也没有必要，比如家里的上网设备有电脑、电视、手机等等，完全没有必要每个设备都分配一个公网ip地址，只要自己家里搭建一个局域网，大家共享一个公网ip出口，就可以实现所有设备同时上网
所以IANA特意预留了一些ip地址作为局域网的网段，供大家搭建局域网使用，这些网段不会被公网ip占用
- 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255 超大公司、园区、大型企业
- 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255 中型公司、酒店、商场
- 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255 家庭、小公司、小网吧
ARP
虽然有了ip地址，但网络层是基于数据链路层实现，因为网线、网卡、交换机只认mac地址，所以一个路由器要通过ARP(Address Resolution Protocol)协议将ip地址转换成mac地址，最终实际发送数据包。
传输层
有了网络层，世界上的所有计算机之间就可以互相通信了，再此之上实际使用还是要做到程序与程序(即端口和端口)之间的通讯，比如微信和微信通讯，再就是数据传输怎么校验数据有没有丢失，有没有乱序，如果发送失败如何处理，这就是传输层要解决的问题。
传输层的实现重点是计算机(操作系统)彼此之间遵循一致的协议，比如A计算机说要发送到B计算机的80端口(数据包一定包含该信息)，B计算机可以通过接受的数据包识别出来这个数据是要发送到80端口的
传输层除了要解决端口问题，再次之上还要根据不同场景解决额外问题：
- 要不要校验数据完整性？
- 要不要保证送达？
- 要不要保证顺序？
- 要不要控制流量？
于是就分化出两种路线：
- TCP协议：把可靠、顺序、连接、重传全都做了(速度相对慢)
- UDP协议：只做端口和数据完整校验，其他都不管(速度相对快)
UDP协议
先说最简单的UDP协议，它很简单，就是把数据包发送给目标主机的目标端口，至于数据是否送达它不管。
它的消息头也非常简单，只包含源端口，目标端口，数据长度，校验和。
UDP协议最大的特点是，它不保证数据包送达，也不保证数据包顺序，总之就是为了简单快速，适合于数据准确性不重要，但速度要求高的场景。
TCP协议
TCP协议，它的消息头比UDP协议要复杂一些，它除了包含源端口，目标端口，数据长度，校验和外，还包含一个序列号，一个确认号，一个窗口大小，一个紧急标志等等。
TCP协议的出发点就是保障数据的送达，并且能保证数据包的顺序。它是一个可靠的传输协议，为了保证这些，TCP协议会制定复杂的规则进行确认，比如三次握手，四次挥手等等，导致传输效率一定会损失。
TCP是面向连接的，也就是它要求彼此先建立连接，然后再进行数据传输，最后关闭连接，就好像打电话，先接通，再通话沟通，最后挂断。而UDP是无连接的，它就像发短信，发过去了就可以，也不管对方收没收到。
所谓的连接是虚拟的，并不是有一条专线，而不过是通信双方各自在自己内存里，保存了一套关于这次对话的信息
建立连接需要三次握手，目的是保证彼此发出的数据对方都能收到
断开连接需要四次挥手，目的是断开连接同时保证数据收发完毕
应用层
操作系统层面解决了传输层的问题，实现了转发端口，和选择可靠、不可靠传输方式。然后就是程序自身的协议了，这就来到了应用层。
程序自己的协议也是在TCP/UDP的基础上，规定了数据包的字段，格式等。
比如最出名的HTTP协议，基于TCP实现，最早是为了浏览器访问网页而创建的协议，它对顶了报文的格式，定义了报文头和报文体，以及报文头中包含的HTTP版本、状态码、请求方法、URL、请求头、响应头等等等等。
所以从应用层开始，所谓的协议不过就是根绝具体的场景定义了一个数据格式，通讯双方都遵守就可以互相理解，比如HTTP规定第X位为状态码，那浏览器就可以读取对应的位置获取状态码
我们可以继续在HTTP协议的基础之上再定义一个协议，比如我们开发后端接口返回的数据包含两个字段：一个是code、一个是data, 前端通过code来判断接口是否成功，通过data获取返回数据，这本身也是一种基于HTTP协议之上的自定义协议。
最后
最后补充一张完整层级图
