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局域网通信原理
OSI七层网络模型和网络协议
局域网（LAN）只能进行短距离的通信，长距离通信时，不同主机之间会面临以下几个问题：
1、如何定位目标主机？
2、如何保证数据传输的可靠性？
3、收到数据后如何处理数据？
协议就是为了处理以上问题而诞生的，起初各个实验室定下的的网络协议不同，需要将它们统一起来提高通信效率。在1977年国际标准化组织提出了 OSI 七层网络模型，为什么要进行分层呢？因为在网络数据传输的过程中，问题是层状的，各层都有各自需要解决的网络传输问题，而分层其实就是进行解耦，每一层都是功能比较集中，用于处理该层面临的网络传输问题，达到高内聚低耦合的效果。
该OSI七层网络模型也可以称为 TCP/IP 四层模型，正是因为TCP和IP这两层太重要了，才以它们的名字命名。工程中我们常把567三层合为一层，这三层可以被个性化设计，提供业务性功能，而物理层我们编程时不过多关心。我们的网络编程主要就是针对应用层，必须要调用操作系统给我们提供的系统调用接口来访问底层的硬件，因为操作系统是硬件的管理者。
数据包的封装和分用
当一个主机要向另一个主机发送信息的时候，信息会从应用层向下一直传递。由于问题是分层的，每一层都有自己要解决的问题，此时，数据在实际发送的时候都会多发一部分数据，这部分数据称为协议报头。除了报头，剩下的叫做有效载荷，即报文 = 报头 + 有效载荷。 封装完自己的有效数据后，依次向下推送，最后通过网卡传输到另一个主机中。当另一个主机接收到之后，因为同层使用的是相同的协议，所以它具有把报头和有效载荷分离的能力，即解包能力。解包后依次向上传递，到达应用层后进行数据处理。
这样的每一层封包，然后在每一层的解包，其实很像入栈和出栈，所以就有了网络协议栈的由来。在每一层中，将数据报文分为报头和有效载荷，只有本层的数据报头才为报头，上层的报头和数据共同组成有效载荷。 不同的协议层对报文有不同的称谓，在传输层叫做数据段，在网络层叫做数据报，在数据链路层叫做数据帧。
在接收方，在对数据解包后，还会面临一个问题：就是把数据交付给上层的哪一个协议？（因为每层中都会有很多的协议，且封装的时候也是不同的协议进行封装的），这就涉及数据的分用了，分用就是将数据拆包之后将数据向上层对应的协议递交。
跨网络通信
前面我们用Mac地址来标识一张网卡，而IP地址主要用于标识网络主机、其他网络设备（如路由器）的网络地址。简单来说，IP地址用于定位主机的网络地址。IP地址分为IPv4和IPv6（16字节）两种版本，其中IPv4是目前最广泛使用的，而IPv6则设计用于解决IPv4地址耗尽的问题。对于 IPv4 来说，IP 地址是一个 4 字节，32 位的整数。我们通常也使用 “点分十进制” 的字符串表示 IP 地址（例如 192.168.0.1），用点分割的每一个数字表示一个字节，范围是 0 - 255。
当主机A需要向主机B发送数据时，如果B不在A的局域网内，数据包会先发送到连接A的路由器。在这个过程中，数据包的MAC地址会被设置为路由器的Mac地址，以便路由器接收。路由器收到数据后，根据数据包中的IP地址，通过其路由表确定最佳的传输路径。传输过程中，路由器通过不断更新数据包的Mac地址并利用IP路由，最终使其指向B的Mac地址。这样，数据就可以跨越多个网络，到达目的地B。
在数据传输过程中，目的IP地址作为路由选择的关键，始终保持不变，而Mac地址则随着数据在不同局域网间的转发而变化，作为局域网内设备通信的依据。路由器负责解封装、处理数据包，并重新封装，确保数据包能够跨越多种底层网络技术，如以太网或令牌环网。IP网络层的作用就是创建一个统一的网络虚拟层，使得所有底层网络的差异对上层应用透明化，上层无需关心底层网络的具体实现细节或技术差异，即可进行通信和数据传输，从而构建了一个全球统一的IP网络环境。
对此网络通信的宏观流程如下：
