计算机网络基础知识

完整概述计算机网络基础知识总结，包括网络层次划分、IP地址、子网掩码及网络划分、路由选择协议等内容。

计算机网络基础知识

• 网络层次划分
  • OSI/RM模型，通信协议分为七层
    • • 物理层有中继器和集线器，提供传输数据可靠的物理媒体
      • 数据链路层在物理层服务上向网络层提供服务，将数据组合成数据块（帧），帧是传送单位，数据链路层为网络层提供可靠的数据传输、主要的协议是以太网协议、两个重要设备网桥和j交换机
      • 网络层“路径选择、路由及逻辑选址”，，IP协议配套地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网控制报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP，设备为路由器
      • 传输层提供建立、维护和取消传输连接的功能。协议为TCP协议-传输控制协议，UDP协议-用户数据报协议，，设备为网关
      • 会话层负责管理主机之间的会话进程，负责建立、管理、终止进程之间的会话
      • 表示层，数据的加密、压缩、格式转换
      • 会话层、表示层、应用层重点
        • 基本单位是报文，协议为FTP文件传输协议、TELNET远程登入协议、DNS域名解析协议、SMTP邮件传输协议、POP邮局协议、HTTP协议
  • TCP/IP 4（5）层模型应用层，传输层、网络层、网络接口层（数据链路层、物理层）
• IP地址
  • 网络地址
    • IP地址由网络号（包括子网号）和主机号组成，网络地址的主机号为全0，网络地址代表着整个网络。
  • 广播地址
    • 广播地址与网络地址的主机号正好相反，广播地址中，主机号为全1。当向某个网络的广播地址发送消息时，该网络内的所有主机都能收到该广播消息。
  • 组播地址
    • D类地址就是组播地址。
    • A类地址以0开头，第一个字节作为网络号，地址范围为：0.0.0.0~127.255.255.255；
    • B类地址以10开头，前两个字节作为网络号，地址范围是：128.0.0.0~191.255.255.255;
    • C类地址以110开头，前三个字节作为网络号，地址范围是：192.0.0.0~223.255.255.255。
    • D类地址以1110开头，地址范围是224.0.0.0~239.255.255.255，D类地址作为组播地址（一对多的通信）；
    • E类地址以1111开头，地址范围是240.0.0.0~255.255.255.255，E类地址为保留地址，供以后使用。
    • 注：只有A,B,C有网络号和主机号之分，D类地址和E类地址没有划分网络号和主机号。
  • 255.255.255.255
  • 0.0.0.0
  • 回环地址
    • 127.0.0.0/8被用作回环地址，回环地址表示本机的地址，常用于本机的测试，用的最多的是127.0.0.1
  • A、B、C类私有地址
    • 也叫专用地址
      • A类私有地址：10.0.0.0/8，范围是：10.0.0.0~10.255.255.255
      • B类私有地址：172.16.0.0/12，范围是：172.16.0.0~172.31.255.255
      • C类私有地址：192.168.0.0/16，范围是：192.168.0.0~192.168.255.255
• 子网掩码及网络划分
  • 根据子网数计算
    • 子网数二进制数目N，将其主机地址部分的的前N位置1转换为十进制
  • 利用主机数计算
    • 主机台数二进制数目N，N数目全部置0
  • 除主机台数外得加3个1.加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址，接着的两个1分别是指网络地址和广播地址。
• ARP/RARP协议
  • arp根据IP地址获取物理地址
  • rarp功能和ARP协议相对，其将局域网中某个主机的物理地址转换为IP地址
• 路由选择协议
  • RIP协议
    • 底层是贝尔曼福特算法，标准是跳数，最大跳数为15跳，大于15跳丢弃数据包
  • OSPF协议
    • 最短路由优先，底层是迪杰斯特拉算法，是链路状态路由选择协议，度量标准是带宽，延迟
• TCP/IP协议
  • 最基本协议，internet国际互联网的基础，由网络层IP和传输层TCP协议组成
    • TCP负责传输
    • IP规定设备地址
  • IP
    • IP层----接收和发送----更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）
    • IP----接受和发送----更高层TCP/UDP
    • IP数据包不可靠
      • 因为IP没有确认数据包是否按顺序发送
      • 有没有被破坏
    • IP数据包含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）
  • TCP
    • 面向连接的通信协议，三次握手，通讯完成时要拆除连接
      • 用于端到端的通讯
      • 提供可靠的数据流服务
        • 带重传的肯定确定
      • “滑动窗口”方式流量控制，窗口表接收能力，限制发送方发送速度
    • 三次握手建立连接
      • 请求--确认并回复--确认
    • 四次挥手中断连接
      • 请求--回复等待--回复确认--确认
    • 使用TCP的协议：文件传输协议FTP\远程登入协议telent、简单邮件传输协议SMTP、HTTP协议
• UDP协议
  • UDP用户数据报协议，是面向无连接的通讯协议，UDP数据包括目的端口号和源端口号信息，由于通讯不需要连接，所以可以实现广播发送。
  • TCP 与 UDP 的区别：TCP是面向连接的，可靠的字节流服务；UDP是面向无连接的，不可靠的数据报服务。
• DNS协议
  • 可以简单地理解为将URL转换为IP地址。
  • DNS就是进行域名解析的服务器。DNS命名用于Internet等TCP/IP网络中，通过用户友好的名称查找计算机和服务。
• NAT协议
  • NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。
• DHCP协议
  • 动态主机设置协议（Dynamic Host Configuration Protocol）是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作
  • 用途：给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址，给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。
• HTTP协议
  • 超文本传输协议
  • 协议包括哪些请求？
    • GET：请求读取由URL所标志的信息。
    • POST：给服务器添加信息（如注释）。
    • PUT：在给定的URL下存储一个文档。
    • DELETE：删除给定的URL所标志的资源。
• 一个举例
  • 1）客户端浏览器通过DNS解析到www.baidu.com的IP地址220.181.27.48，通过这个IP地址找到客户端到服务器的路径。客户端浏览器发起一个HTTP会话到220.161.27.48，然后通过TCP进行封装数据包，输入到网络层。
  • 2）在客户端的传输层，把HTTP会话请求分成报文段，添加源和目的端口，如服务器使用80端口监听客户端的请求，客户端由系统随机选择一个端口如5000，与服务器进行交换，服务器把相应的请求返回给客户端的5000端口。然后使用IP层的IP地址查找目的端。
  • 3）客户端的网络层不用关系应用层或者传输层的东西，主要做的是通过查找路由表确定如何到达服务器，期间可能经过多个路由器，这些都是由路由器来完成的工作，不作过多的描述，无非就是通过查找路由表决定通过那个路径到达服务器。
  • 4）客户端的链路层，包通过链路层发送到路由器，通过邻居协议查找给定IP地址的MAC地址，然后发送ARP请求查找目的地址，如果得到回应后就可以使用ARP的请求应答交换的IP数据包现在就可以传输了，然后发送IP数据包到达服务器的地址。