## 原創宣告
本文首發於微信公眾號【程式設計師黃小斜】

本文作者：黃小斜

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## 思維導圖
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## 簡介

上一期我講到了資料結構怎麼學，當時我的學習方法是先看影片，再看書，然後刷一刷基礎演算法題做鞏固。

作為一個非科班考研黨，當時覺得這個學習路線還是比較平滑的，畢竟能讓我一個小白快速學會，這門課相對來說還是比較簡單的。

於是，等我讀研的時候，打算以相同的學習方式來補一下其他幾門計算機基礎課程，首當其衝的就是計算機網路。

因為這門課實在重要，幾乎是面試必問的內容，什麼TCP/IP三次握手，四次揮手，TCP和UDP區別，HTTP協議的一堆面試題，在程式設計師面試時都是很常見的考題，你們應該也深有體會。

計算機網路中的複雜概念遠不止這些，那麼按照老規矩，我們先來看一下計算機網路到底是個啥。

> 根據百度百科的介紹，計算機網路是指將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其外部裝置，透過通訊線路連線起來，在網路作業系統，網路管理軟體及網路通訊協議的管理和協調下，實現資源共享和資訊傳遞的計算機系統。

相比於資料結構的介紹，百科上對於計算機網路的介紹更加好懂一些，簡單來說，計算機網路就是把計算機透過通訊線路連線起來，實現網路互聯和資訊傳遞。

## 為什麼要學計算機網路

在這個時代，離開了網路，簡直沒有辦法生存，而我們所學的程式設計知識，脫了網路去談也將毫無意義，畢竟沒有哪個程式語言是隻支援單機執行的。

作為一個程式設計學習者，當你在學習一門語言時，比如Java，你可能會學到一些基本語法，物件導向的基礎、集合類的使用，甚至是多執行緒、IO流以及異常處理，這種時候你往往意識不到計算機網路的重要性，反正我寫程式碼也不涉及網路傳輸，平時的工作也只是CRUD，學習計算機網路也沒有什麼用武之地。

曾幾何時我也是這麼想的，但是到後來，我開始接觸Tomcat，接觸Nginx，以及Java中的網路程式設計技術，比如BIO和NIO，甚至是網路程式設計框架netty，在沒有計算機網路基礎的情況下來看這些東西，絕對會讓你懷疑人生。

最早我開始意識到自己計算機網路基礎薄弱時，還是我在學習docker容器方面的知識時，接觸到了docker的網路原理，比如docker的網路模式有橋接和host兩種，然而我當時基本上看不懂這是什麼東西。

類似地，我在學習OpenStack的時候，也完全看不懂裡面的網路元件是做什麼用的。

就算你不學習網路程式設計、虛擬化和容器排程，你也得學學平時家裡的ip地址、DNS和子網掩碼怎麼配置吧，沒認真學習計算機網路之前，我對這些東西甚至都是一臉懵逼的。

不懂計算機網路的我，想要學程式設計，真的太難了！

## 如何學習計算機網路
### 第一次接觸
本科的時候，我們本有一門選修課就是計算機網路，但是當時我沒有選它（現在覺得選了可能也聽不大懂，但是多少有點印象）

讀研的時候，開始狂補計算機基礎，當時為自己選了第一本書《計算機網路（謝希仁）》作為入門教材，現在想想當時真是年幼無知，自己完全可以去某乎看一下推薦書單的。

這本書作為一本大學通用教材，年代之久遠，內容之枯燥，都是在這麼多計算機網路書籍裡排的上號的，我已經快忘記當時是怎麼把這本書啃完的了。

雖然這本書還沒有到大部頭的級別，但是裡面的內容真的對新手不怎麼友好，通篇的都是概念的堆疊和並不容易理解的概念介紹。

教科書，大家都懂的，大部分都已經脫離時代，雖然計算機網路這幾年的變化不大，但是它裡面的一些教學方法確實是和時代脫節了。

我只記得這本書，當初看完一週就忘光了，後面不管是筆試面試，還是重新複習的時候，基本上也想不起來當初都學了啥，真是一本神奇的好書。

## 入門學習階段
吃過了教材的虧之後，我終於學會了上某乎找書單了，當時除了購買了一堆Java書籍之外，還特地買了一本《TCP/IP卷一》以及《圖解HTTP》準備開始第二輪對於計算機網路的死磕。

當時也投了一些簡歷，準備了一些面試，刷過一些面試題，其中面到計算機網路的機率很大，於是我每天都會花一些時間來看著兩本書。

不知道是不是我理解能力有問題，當我看《TCP/IP詳解卷一》這本備受推崇的計算機網路書籍時，我竟然有一種再看當初那本教材的感覺，這本大部頭，貌似也是在講一堆複雜的概念，並且用一些不好懂的講解去解釋這些概念。

當時我的自信心就有點受挫了，難道計算機網路真就這麼難麼，為什麼這本書我仍然看不懂？

現在看來，計算機網路確實是一門純理論的課程，除了一些網路抓包和用開發者工具檢視網路請求之外，基本上沒有什麼需要實踐的內容，現在很多書從網路抓包入手講解計算機網路，其實也是一種不錯的新型學習方法。
> 
> 一本書適不適合一個人，真的是因人而異，特別是這種專業技術書籍，不同水平的人看效果差距也會很多，所以網上的一些書單，你可以參考，但不要盲目推崇，等你自己看懂了再說它好也不遲。

於是我第二次進軍計算機網路也失敗了，看完了《TCP/IP卷一》之後，我用了一個月的時間又忘掉了它。

## 強化學習階段
俗話說，事不過三，兩次選書都讓我鎩羽而歸，我的內心是崩潰的，雖然面試的時候還可以靠著背一些常見的計算機網路面試題矇混過關，但是真遇到較複雜的問題時，我也只能是望洋興嘆，根本說不出個所以然。

學好計算機網路的關鍵是理解它，我在網上又搜尋了一大堆的內容，看到一本名為《計算機網路：自頂向下》的書籍，也受到一些推崇，原因是這本書從應用層講起，一直往下講到物理層，似乎更符合人腦的學習和思考方式。

我買書一向勤快，當時我在百度實習，於是這本書成了我日常實習時必看的書目。

因為組裡的專案在做容器和私有云，在不懂網計算機網路的情況下去看這倆，簡直是找死，更何況裡面還涉及了儲存、排程、微服務等技術。

這本書確實給了我全新的觀感，此書在開頭就說，將以全新的方式介紹計算機網路，先講應用層，再依次介紹傳輸層、網路層、鏈路層和物理層。

自頂向下和自頂向下的區別在哪呢？
根據自頂向下的思路，我們最先接觸的是應用層，也就是常見的HTTP、DNS、FTP、POP等協議，這層協議我們平時都在用，書中講的也比較接地氣，於是我對應用層的介紹也接受的很快。

按照這個思路，書中繼續講傳輸層，也就是我們常見的TCP和UDP，應用層使用域名或者是IP+port的方式定位機器，而傳輸層（這裡指TCP）把應用層的資料切片，有序傳輸，並且保證可靠。

也就是說，TCP報文把應用層報文包裹了起來。接下來，就到了網路層了，網路層透過IP進行路由，目的就是找到對應的終端機器，所以網路層的資料包要包裹傳輸層的資料包。

接著往下，網路層雖然解決了路由問題，但是區域網內的網路交換是透過mac地址進行定址的，於是資料鏈路層發揮作用，因為它就是透過mac地址來定位目標機器的，於是資料鏈路層的資料包要包裹網路層的資料包。

再到最後物理層，資料傳輸的本質還是0和1的電訊號，自然要透過物理介質進行傳輸，當然，物理介質除了常見的網線、光纖，還有電磁波（應用於無線區域網）

上面對整個計算機網路的脈絡做了一下梳理，所以，整體看來，按照自頂向下的思路去學習計算機網路，對於新手來說更加友好一些。

## 還差得遠呢
看完了《計算機網路：自頂向下》雖然已經大概瞭解了整個網路的結構和脈絡，但是對於很多實現的細節還是一知半解，比如HTTP和TCP報文的結構，還有一些比較不易理解的概念，比如路由演算法、IP廣播和多播、NAT技術、VPN技術等等，不理解這些，總覺得還是欠缺了不少東西。

到後來，開始嘗試面試一些大廠，更加發現了自己的差距還很大，比如百度、頭條、騰訊這類公司，特別是騰訊，對於計算機網路的考察是特別嚴格的。

比如三次握手，四次揮手這種常見問題，一般還會延伸考察，比如為什麼要三次握手、四次揮手，沒有第三次握手或者沒有第四次揮手會怎麼樣。

再比如TCP協議的作用是什麼，它是如何保證傳輸可靠的，這時候你就要了解TCP保證可靠傳輸的機制，比如滑動視窗，超時重傳，分組確認等原理，也是你需要能講清楚的。

再比如，還有一種常見的考察方式，就是讓你講清楚從域名訪問到獲得返回結果的過程中都經歷了什麼，這麼開放的問題，要儘可能說出足夠多的東西，先是DNS解析，再到TCP三次握手，然後介紹IP資料包的網路路由，以及區域網內資料鏈路層的作用，甚至可以把物理層也帶進去講一下。

總之，你掌握的越多越詳細，對於這些問題才更有機會答好，我每次都會把整個過程講的比較詳細，這樣面試時才不會給自己留坑。

對了，在學習計算機網路的路上，還有一個很重要的學習資源幫助到了我，那就是劉欣老師的《碼農翻身》一書，當時我也是在網上偶爾看到。

一開始劉欣老師只是寫公眾號文章，後來把文章集結成書，對於計算機網路的部分，這本書用故事化的方法介紹了很多計算機網路的知識，同時解釋了一些較為複雜的計算機網路概念，比如NAT、網路隧道、VPN等等。

雖然這本書關於計算機網路的內容不是很多，但確實有助於加深對於計算機網路一些概念的理解。
## 思維導圖
寫了這麼多，最後用一張思維導圖告訴你計算機網路應該怎麼學，算是對本文的總結。

如果你是科班出身的同學，相信你對計算機網路的學習不用我操心，如果是非科班的同學，按照這個思路去學習，我覺得是還是可以的。

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##  推薦資源

### 書籍

《計算機網路：自頂向下》
《圖解TCP/TP》
《圖解HTTP》

### 總結 
關於計算機網路的學習，我們就講到這裡了，如果還有什麼疑問也可以到我公眾號裡找我探討，作為一個Java工程師，必須要懂得Java網路程式設計，有了計算機網路的基礎之後，相信對後續學習網路程式設計會有幫助，之後也會有關於Java網路程式設計的文章推出，敬請期待。

對了，你想問我文章裡提到的書籍去哪找？我已經給你準備好了

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## 寫在最後
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五分鐘自學程式設計：計算機網路到底應該怎麼學？！

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