计算机是如何通信的,数据在网络中是如何准

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引言

在日常的生活社交中,无论是QQ、WeChat等即时聊天工具,还是Alipay、微博等软件,我们只需要用手指轻轻点击一下,文字、图片或者音频视频等数据就发送到另外一端了,感觉是极其简单的操作。

其实不然,在计算机网络里面,数据都被打包或者分组,再经过计算机网络的层级模型架构进行一层一层的传输,最终通过物理硬件设备传输到目的地。然而数据又是如何准确的传输到目的地呢?接下来,笔者将进行解密,简要阐述数据如何准确从一端传输到目的地!

网络数据传输

在如今的计算机世界里面,全世界的计算机都是联机在Internet网络上的,平时我们的社交交流或者获取互联网资源等等操作都是在整个计算机网络下进行的。数据从一端的计算机发送到计算机网络上,如何能准确送到目的地的计算机上呢?对了你可能就会想到对每个计算机进行编号,给每个计算机一个标签,这个问题不就解决了吗。对的,实际就是这样解决问题的!这样就涉及到计算机领域里面三个重要的元素标签:IP地址、MAC地址和端口号。

IP地址

IP地址就是InternetProtocolAddress的缩写,译为“网际协议地址”。目前大部分软件使用IPv4地址(采用32bit地址,也就是有2^32个独立的IP地址,但是这样的资源还是有限的),但IPv6地址(采用bit,也就是有2^个独立的IP地址,这是一个巨大的资源,也是物联网IoT万物设备识别的前提条件)也正在被人们接受,尤其是在教育网中,已经大量使用。

每一台计算机可以拥有一个独立的IP地址,每一个局域网也可以拥有一个独立的IP地址(这样这个局域网对外就好像只有一台计算机)。对于目前广泛使用IPv4地址,由于计算机技术的普及以及迅速发展,它的资源是非常有限的,故而实际生活中一台计算机一个IP地址是不现实的,往往是一个局域网才拥有一个IP地址。

在计算机网络世界里进行通信时,必须要知道对方的IP地址。实际上数据包中已经附带了IP地址,把数据包发送给路由器以后,路由器会根据IP地址找到对方的地里位置,完成一次数据的传递。路由器有非常高效和智能的算法,很快就会找到目标计算机。

MAC地址

在实际中情况是,一个局域网往往才能拥有一个独立的IP;换句话说,IP地址只能定位到一个局域网,无法定位到具体的一台计算机。这可怎么办呀?这样也没法通信啊,数据也无法准确传输到目的地计算机啊?

其实,真正能唯一标识一台计算机的是MAC地址,每个网卡的MAC地址在全世界都是独一无二的。计算机出厂时,MAC地址已经被写死到网卡里面了(当然通过某些高手的技巧性技能也是可以修改的,并不是完全不能修改)。所以在局域网中的路由器/交换机会记录每台计算机的MAC地址。

MAC地址是MediaAccessControlAddress的缩写,直译为“媒体访问控制地址”,也称为局域网地址(LANAddress),以太网地址(EthernetAddress)或物理地址(PhysicalAddress)。

数据包中除了会附带对方的IP地址,还会附带对方的MAC地址,当数据包达到局域网以后,路由器/交换机会根据数据包中的MAC地址找到对应的计算机,然后把数据包转交给它,这样就完成了数据的传递。

端口号

有了IP地址和MAC地址,虽然可以找到目标计算机,但仍然不能进行通信。因为一台计算机可以同时提供多种网络服务,例如Web服务(网站)、FTP服务(文件传输服务)、SMTP服务(邮箱服务)等,仅有IP地址和MAC地址,计算机虽然可以正确接收到数据包,但是却不知道要将数据包交给哪个网络程序来处理,这依然存在着问题,没有达到我们想要的效果。

计算机组织为了区分不同的网络程序,计算机会为每个网络程序分配一个独一无二的端口号(PortNumber),例如,Web服务的端口号是80,FTP服务的端口号是21,SMTP服务的端口号是25。

端口(Port)是一个虚拟的、逻辑上的概念。可以将端口理解为一道门,数据通过这道门流入流出,每道门有不同的编号,就是端口号。对于端口号就是一个整数,是可以进行修改的,只是为了统一在互联网上进行数据交换,故而对一些网络程序进行了端口号的规定。

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