网络基础

网络基础是现代互联网架构的核心之一，网络基础知识的掌握是每个互联网从业人员必须具备的基本技能。这份“网络基础”的笔记，着重介绍了计算机网络的基础知识。 总之，这份网络基础笔记是一份具有很高实用价值的资料，无论是初学者还是有经验的开发者，都能从中受益。如果你想学习网络基础知识，那么这份笔记是你不容错过的。

网络基础

• 应用层
  • DNS
    • Domain Name System，域名系统，是一种用于TCP/IP应用程序的分布式数据库。提供主机名字和IP地址之间的转换址（双向查询）
      • 常用:域名转换为 ip 地址
      • ip 转换为域名，叫指针查询
    • 传输的 DNS 协议属于应用层协议
    • DNS TTL
      • TTL 生存时间
      • 表示一个 DNS 查询结果要缓存多久，过了 TTL 就表示过期了需要重新获取
    • 获取流程
      • 查询本地缓存
      • 查询首选 DNS 服务器
      • 查询主域名服务器
      • …………
      • 查询 Root 域名服务器，找到后一层层返回
      • 每一层都有缓存且都有失效时间
    • wireShark 抓包
      • 查询
      • 应答
    • 一般情况 DNS 服务器使用 53 端口，这意味着 DNS 均支持 UDP 和 TCP 的访问
    • 主要使用 UDP 发起查询，当响应长度超过 521字节，服务器会通知查询方超长了，这是可能会使用 TCP 重查，以允许响应超过 512 字节
    • 权威资料
  • QUIC
• 传输层
  • 传输层的功能：建立端口到端口的通信
  • Unix 系统将主机 + 端口叫做套接字:socket
  • 端口
    • 用于表示数据包到底供那个程序（进程）使用，是每一个使用网卡程序的编号
    • 每个数据包都能区分目标，所有不同的程序就能取到自己所需的数据
    • 范围
      • 0 ~ 65535，正好16个二进制
      • 0 ~ 1023 被系统占用
      • 用户只能选择 > 1023的端口
  • UDP
    • User Data Protocol 愣头青，和 IP 包一样不保证不丢失，也不保证对方能收到，只管往出发就算网络堵了也发
    • 头部长 8 字节，总长度不超过 65535 正好放进一个 IP 数据包
• 网络层
  • 网络层的功能：建立主机到主机的通信
  • 也叫 IP 层，为了解决在庞大网络中定位 MAC 地址困难的问题，诞生了一种类似门派门牌号的地址，有了它就可以按图索骥的一层层子网的找下去了。这套地址就叫做"网络地址"，简称"网址"
    • IP 地址是管理员分配的，和 MAC 地址没有必然联系。他们是随机组合在一起的
  • IP 协议
    • 为每一台计算机分配 IP 地址
    • 确定哪些地址在同一个网络
    • 通过子网掩码才能确定 IP 所属子网，有了子网掩码就可以判断任意两个 IP 是否处于同一个子网络
  • IP 数据包
    • IP 协议发出的数据叫做 包
    • 也是分为 Head 、Data 两部分
    • Head 的长度为 20 到 60 字节
    • 整个数据包最长为 65535 字节，理论上数据部分最长为 65515
    • 太网数据包的"数据"部分，最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过了就会被分割
• 数据链路层
  • 功能：建立网卡到网卡之间的通信，对标电脑的网卡
  • 传的数据称作帧，每个帧分为两个部分：Head 、Data
  • MAC 地址：每个网卡在全球都有独一无二的标识。
  • MAC 地址是一个局域网内才有效的地址。因为 MAC 地址只要将经过了网关就会改变
  • ARP 广播
    • 根据 IP 地址类确定对方 MAC 地址的
    • 如果交互双方不在同一个子网，那么就没办法知道对方的 MAC 地址，只能把数据包发送到网关，填写网关的 MAC 地址。让网关处理
      • 网关可以认为是路由器
      • 网关会存储所有连接设备的 IP、MAC 地址
      • 没有网关 TCP/IP 就无法跨网络通信
    • 如果在一个子网，就用 ARP 协议在子网内广播
      • ARP 数据包会携带目标的 IP 地址
      • 在 MAC 地址一栏会填写 ： FF:FF:FF:FF:FF:FF 表示这是一个广播
    • 子网内的所有主机都会收到广播，收到后会对比在自己的 IP。如果相同就回复，不相同就丢失
    • 会缓存 ARP 请求，防止每次都请求，当然也有过期时间
• 物理层
  • 光缆、电缆、双绞线、无限点播这些玩意
  • 没事具体协议，只有国际标准
• 网络 IO
• 网络设备
  • 交换机（Switch）
    • 把很多主机连接在一起，用来分配网络数据的设备
    • 工作在 MAC 层、以 MAC 地址确定服务对象
    • 内部维护了一个交换表，记录了 MAC 地址、地址对应的接口、有效时间
    • 拥有自学习算法、处理收到的帧和建立更新交换表
  • 路由器
    • 是连接两个或多个网络的硬件设备，在网络间起网关的作用。是网络管理者分配 IP、虚拟拨号等
    • 工作在网络层，根据 IP 地址寻址、可以处理 TCP/IP 协议
    • 网关是某个局域网的出口地址。路由器的每一个接口都是网关
    • 收到数据后会进行转发，内部有个路由表，更换 MAC 地址为下一跳的路由地址进行转发
    • NAT（网络地址交换） 更换IP：将发送方私有的 IP 更换为公网 IP，并记录。等待服务器响应的时候，根据记录将公网 ip 在换成私有，这样就可以发送到对应主机了
• OAuth
  • Open Authorization 为用户资源授权提供个一个安全的解决方案
    • 第三方账号不会触及到用户的账号信息（如密码等）
    • 即使没有用户的用户名和密码也能获得该用户资源的授权
  • 角色
    • Resource Owner
      • 通常指用户
      • 可以授权访问某些保护资源的实体
    • Client
      • 第三方应用
    • Authorization server
      • 在用户认证后下发 Access Token 的服务器
    • Resource Server
      • 拥有资源的服务器
      • 可以通过 Access Token 响应资源请求
  • 流程
    • • 第三方（简书）发起认证请求，跳转到微博认证页面
        • 例 https://api.weibo.com/oauth2/authorize?client_id=123050457758183&redirect_uri=http://jianshu.com/callback
        • client_id：在微博开放平台申请的应用 ID
        • redirect_uri：授权成功后要跳转到的地址
        • 点击例子中的连接会看到
        • 这个页面会告诉用户第三方应用要获取用户的哪些数据，以及拥有什么权限
      • 用户同意后将跳转到 redirect_uri 指定的地址，并在并自动在 URL 末尾添加一个 code 参数
        • 例子http://jianshu.com/callback?code=2559200ecd7ea433f067a2cf67d6ce6c
      • 用 code 向资源服务器获取 token
      • 获取 token 成功将此 token 传给自家服务器，让服务器请求资源
• 内网穿透 NAT
  • 获取公网 IP
  • 获得猫的超级管理员权限，将网络模式更改为桥接，拨号的工作交由路由完成
  • 路由拨号，此时路由就有了公网IP
  • 在路由上开启端口映射，将公网上的一个端口映射到自己调用的IP + 端口上
  • 搞个 DDNS 将固定的域名绑定到路由的动态 IP 上