有讀者問我：軒轅，你是怎麼學計算機網路的？
鴿了好久，今天得空聊聊這個話題。
軒轅是通訊工程專業，計算機網路通訊自然是必學內容。
我猜，絕大多數同學的計算機網路知識，估計都是在學生時代，抱著謝希仁那本厚厚的《計算機網路》課本，老師念著上個世紀就傳承至今的教案PPT得來的。
如果運氣好，老師講的不錯，還學的進去。
如果運氣不好，老師只是一個PPT播放機的話，那就···
很不幸，我就是運氣不好的那種。
老師講了一大堆協議啊，區域網、廣域網、網路裝置啥的，我卻聽著聽著經常就神遊太虛了。
一次偶然，發現隔壁班的計算機網路是當初教計算機二級的老師在上課，這位老師的講課風格一直是我非常喜歡的，於是我和兩個小夥伴就一起溜進去蹭課，這一蹭不要緊，一下就上了癮。
這位老師風格獨立，根本不用學校發的教材，而是自己編寫了一套PPT，從最底層的原理講起，從通訊的編碼校驗，到區域網的802.3、802.4、802.5等技術演進，用生動有趣到生活例項告訴我們什麼是CSMA/CD，聽得我們如痴如醉。我現在寫的很多故事性的文章，一定程度上都有這位老師的影響。
在我們幾個的口口相傳下，我們班在上計算機網路課時，門可羅雀，而隔壁班人卻越來越多，不知道我們的計算機網路老師看到後心裡有何感想。
果然，老師的力量還是很大的，一下子就開了竅似的，學起來簡單多了，期末考試輕鬆拿下100分。
我的經歷
期末考試結束後就是暑假，我進入學校的網路安全實驗室了，進入之後的第一個任務，也是事關我們能否留下來的考核題目來了：編寫一個HTTP流量還原的軟體。
程式要求：輸入一個從wireshark等抓包軟體匯出的pcap檔案，輸出這其中所有傳輸的HTTP內容，包括HTML、CSS、JS、JPEG、PNG、GZIP等等內容。
包括我在內，同批次進入實驗室的總共有5個人，大家各自負責不同的協議流量還原，有FTP、SMTP、HTTP、IMAP、POP3，我算運氣好的，因為HTTP相對來說是最熟悉的了。
那時剛剛大一暑假，才剛剛學完C語言，雖然已經提前自學了C++，但面臨這個題目還是慌了。
最大的問題就是，網路資料包只在課本里學過報文格式，我也沒見過真正的資料包長啥樣，也不知道在pcap檔案裡怎麼儲存的，更不知道如何把HTTP傳輸的資料給還原出來了。
總之，就是當時對網路流量的認識還停留在類似上面這樣的圖上，至於資料包長啥樣則完全沒概念。
有一天晚上，實驗室的老師安排了高一屆的師兄們給我們講解了如何抓包，怎麼檢視網路通訊資料。
那是我第一次在抓包軟體下看到了網路中資料流量的真實樣子，觸動特別大，平時躺在書本上的報文格式，現在活生生的出現在了眼前，每一個位元組，甚至每一個位元的意義都在抓包軟體下看的清清楚楚，原來，網路是可以看到的！
在抓包軟體下，網路的分層不再是一個靜態的分層模型圖，而是看得到的一層又一層的報文頭，從鏈路層的乙太網協議，到網路層的IP協議，再到老大難的TCP頭部，再到上面的應用層協議，那一串二進位制位元流資料，用一棵協議樹的形式對應了起來。
那幾天，我們都在集中學習抓包，看著自己瀏覽的網頁資料，最後都能在抓包軟體中找到它，我對計算機網路的理解開始變得立體起來。
抓包學的差不多，就要開始編寫程式完成任務了。
在C/C++語言中，為了處理報文資料，就會定義各種各有的協議結構體，這一來，又進一步強化了對每個欄位的理解，因為它不再是書本上一個簡單的欄位名字，它變成了我程式碼結構體中一個實實在在存在的成員變數。
typedef struct _ip_hdr
{
#if LITTLE_ENDIAN
unsigned char ihl:4; //首部長度
unsigned char version:4, //版本
#else
unsigned char version:4, //版本
unsigned char ihl:4; //首部長度
#endif
unsigned char tos; //服務型別
unsigned short tot_len; //總長度
unsigned short id; //標誌
unsigned short frag_off; //分片偏移
unsigned char ttl; //生存時間
unsigned char protocol; //協議
unsigned short chk_sum; //檢驗和
struct in_addr srcaddr; //源IP地址
struct in_addr dstaddr; //目的IP地址
}ip_hdr;
這裡插一句，以前學C語言，學到聯合體union、位域這些東西時一直不知道怎麼用以及有啥用，直到去處理解析這些協議頭資料的時候才發現：哇靠！真香！
說回我的程式，我的程式分為了兩個階段，第一步，先把pcap中儲存的資料包都展示出來，這一步主要是檔案格式處理和資料包的分層解析。
第二步，識別HTTP會話，提取傳輸的內容。
這第一步倒還好，熟悉了檔案格式和報文分層的格式後，迴圈遍歷pcap檔案內容，挨個分層解析協議即可。
但是這個第二步就有些困難了，最重要的就在於HTTP的傳輸層是TCP，TCP裡面涉及到超時重傳、亂序等一些複雜的情況，要完整的合併一個會話，考慮到上面這些情況，就沒那麼容易了。
不過，困難亦是機遇，一直對計算機網路協議中的TCP這頭攔路虎有些懼怕，這一次是時候跟它好好把話說清楚，道明白。
序列號SEQ和確認號ACK是TCP傳輸的基石，抓住這倆傢伙，就能抓住TCP會話的脈絡。
經過一陣研究摸索，總算寫出了一套演算法來進行會話流的重組，雖然現在回過頭去看還是有很多考慮不足之處，但在當時已經能解決面臨的問題。
通過程式設計來進行流重組的過程，對TCP的超時重傳、擁塞控制、滑動視窗、資料亂序等細節有了完全不一樣的理解。
以前只是從概念上記住理解，而現在是自己要從程式碼層面處理這一個個的場景，這個掌握的深度自然是不一樣的。
差不多一個月後，暑假過了一半兒，我總算把這個程式寫了出來，看著自己上網的內容被自己的軟體完整的還原出來，心裡那種感覺，別提多有成就感了。
那時候開始，我對網路中資料的傳輸從裡到外到底如何在工作有了全新的認識。它不再是停留在課本上那一張張靜態的報文格式圖。
一點通而多點通，有時候一個關鍵的點弄通透了以後，學習其他相關問題就會有豁然開朗的感覺了。
知道了網路中的資料如何在傳輸，再回過頭去看那些各種各樣的網路協議就輕鬆多了。
這時候再把視角拔高一些，為什麼網路協議要分層，每層的職責是什麼，集線器跟交換機組網區別是什麼，這些問題不用看書，自己就能回答上來了，它確實就該是那樣子的！
方法總結
計算機網路這門課，屬於計算機四大基礎課程之一，無論是什麼技術棧，只要從事計算機行業都得學。
而學習的方法和途徑呢，我推薦的方法是看書學理論+實戰相結合的方式。
第一個層次，看書+看視訊。
雖然看書很是頭疼，但基礎知識最好還是得通過看書來獲得。
看的時候呢可能會遇到各種各樣的疑問和困難，這時候我建議先從整體把關，不必拘泥在某個欄位上。先對計算機網路先有一個初步的認識，知道這大概是個什麼東西，解決了什麼問題。
有了初步的概念和大體的認識，再逐層細化。
推薦書目：
- 《TCP/IP協議詳解》(卷一)
- 《網路是怎樣連線的》
- 《圖解TCP/IP》
如果實在是覺得看書學不進去，那我推薦你可以去看視訊，這年頭，視訊學習資料到處都是，只要你肯花功夫，通過視訊也能學好。
視訊呢也分兩種型別，一種是高校的公開課，你可以在網上找到一些計算機專業比較知名的學校，看看他們的公開課，比如清華大學、電子科技大學、上海交大等等。
這一類視訊的特點是比較中規中矩，就像在大學裡面上課一樣，氛圍感會更強一點，缺點是可能顯得有些枯燥，不過畢竟是名校的資源，比較系統全面，更靠譜一些。四捨五入就相當於在這裡上學了。
另外一種就是一些自媒體博主，或者一些機構推出的專欄課程。這一類相對更新一些，照顧到年輕人的口味，會用一些動畫之類的方式來呈現，講述的也更有趣一些。
按照套路，我是不是應該推薦幾個放在這裡？
但我沒有。
我覺得吧，視訊課程每個人的口味都不太一樣，畫面、PPT質量、老師的聲音、語速、講述風格等都有要求。
授人以魚不如授人以漁，大家可以去B站、網易雲課堂上面搜一下，這兩類的視訊都有許多，其中不乏高質量的視訊，建議多去看幾個比較比較，看看自己更喜歡哪一款。
第二個層次，抓包。
看書和視訊，這些知識還只是靜態的，紙上得來終覺淺，想要掌握紮實，就得學會抓包，自己親自動手抓一抓網路中傳輸的資料包，看一下它們到底長什麼樣子，並通過抓包工具分析各個協議的各個欄位的作用，把前面學來的理論知識實際用起來。
這裡我列舉一些可以關注的抓包場景：
- ping一個IP地址，抓包分析IP+ICMP
- ping一個域名，抓包分析UDP+DNS
- ping一個區域網IP，抓包分析ARP
- 禁用網路卡重新啟用，抓包分析DHCP
- 訪問一個網站域名（非HTTPS），抓包分析TCP和HTTP
- 訪問一個網站域名（HTTPS），抓包分析HTTPS
至於抓包工具選擇，可以看看我的這篇文章：我抓了一個包，你不想看看？
而且，學會了抓包，也會在工作中排查問題大有幫助，實在是程式設計師必備技能！
這裡再推薦兩本抓包分析書籍：
就像書的標題一樣，網路分析就這麼簡單！作者文筆出眾，不是那種一板一眼的教科書，從實際工作中遇到的問題出發，引領你學習，很容易看進去。
第三個層次，程式設計。
達到第二個層次，對於大多數人已經足夠了。但如果你想對計算機網路瞭解對更深一些，或者你的工作與網路緊密相關，那麼寫點程式碼絕對是不二之選。
那寫點什麼型別的程式碼好呢？
第一類是編寫我上面說的那種網路流量資料分析軟體，通過分析處理真實的資料包，實際處理每一層每一類協議的每個欄位，哪怕你只是把資料包內容分層展示出來，那也是有非常大的幫助。
第二類就是程式設計來收包和發包。我們平常使用套接字程式設計，一般都是封裝的應用層協議，如果你是學習應用層協議，用套接字就可以，比如你可以寫一個簡單的靜態webserver，對HTTP協議進行封包解包。
而如果你想學習更底層協議的封包，比如TCP、UDP、ICMP、ARP、IP這些協議，那就得另謀他法，比如原始套接字，比如一些開源SDK等。
第三類，更進一步，可以嘗試編寫一些核心驅動程式，通過作業系統提供的介面，進行資料包的監控、攔截過濾與修改、通訊阻斷，實現一些有趣的功能，比如自己實現一個簡單防火牆，開發一個程式通訊監控軟體等等。
再說幾句
上面只是對於開發人員的一些建議，對於專業的網路工程師、運維會有所不同，可能還需要學習組網技術、交換機/路由配置、防火牆和網路安全等相關的知識。
以上就是我的一些學習計算機網路的心得體會，希望對大家有所參考借鑑，有疑問的朋友歡迎新增我的個人xx交流：
