计算机网络 笔记

• 五层网络协议

  1. 应用层 (application layer)：
     直接为应用进程提供服务。应用层协议定义的是应用进程间通讯和交互的规则。
     不同的应用有着不同的应用层协议，如 HTTP协议（万维网服务）、FTP协议（文件传输）、SMTP协议（电子邮件）、DNS（域名查询）等。
  2. 运输层(transport layer)：报文段(TCP)/用户数据报(UDP)
     负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。
     (1) 传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)：面向连接的，数据传输的单位是报文段，能够提供可靠的交付。
     (2) 用户数据包协议UDP(User Datagram Protocol)：无连接的，数据传输的单位是用户数据报，不保证提供可靠的交付，只能提供“尽最大努力交付”。
  3. 网络层 (internet layer)：数据报
     负责为两台主机提供通信服务，并通过选择合适的路由将数据传递到目标主机。
     (1) 负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫做IP数据报，或简称为数据报。
     (2) 选中合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组，能够通过网络中的路由器找到目的主机。
     协议：IP,ICMP,IGMP,ARP,RARP
  4. 数据链路层(data link layer)：帧(framing)
     负责将网络层交下来的 IP 数据报封装成帧，并在链路的两个相邻节点间传送帧，每一帧都包含数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制等）。
  5. 物理层：比特
     主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流。

• TCP/IP协议

  • 应用层
    • FTP（文件传输，使用TCP）
    • DNS（域名与IP地址相互转换）
  • 传输层
    • TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）：TCP协议提供可靠的、面向连接的数据传输服务。它负责将数据分割成适当的大小，并确保数据在网络中的可靠传输。
    • UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）：UDP协议提供无连接的数据传输服务。与TCP不同，UDP不保证数据的可靠传输，但它在实时应用和不需要可靠性的场景下更加高效。
  • 网络层
    • IP（Internet Protocol，互联网协议）：IP协议定义了在网络中传输数据包的格式和路由方式。它负责将数据分割成小的数据包并通过网络传输到目的地。
    • ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制报文协议）：ICMP协议用于在IP网络中传输控制消息。它主要用于网络诊断和错误报告，例如网络连接的测试和主机不可达的报告。
  • 数据链路层
    • ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）：（IP 地址-> MAC地址）ARP协议用于将网络层的IP地址解析成链路层的物理地址（MAC地址）。它在本地网络中用于确定目标主机的物理地址。
    • RARP（MAC地址 -> IP地址）

• TCP通信建立和释放： 三次握手，四次挥手

• IP地址转换成物理地址的协议
  （1）ARP协议工作流程：
  ①首先，每台主机都会在自己的ARP缓冲区( ARP Cache )中建立一个ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的对应关系。
  ②当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时，会首先检查自己ARP列表中是否存在该IP地址对应的MAC地址，如果有﹐就直接将数据包发送到这个MAC地址；如果没有，就向本地网段发起一个ARP请求的广播包，查询此目的主机对应的MAC地址。此ARP请求数据包里包括源主机的IP地址、硬件地址、以及目的主机的IP地址。
  ③网络中所有的主机收到这个ARP请求后，会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此数据包；如果相同，该主机首先将发送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中，如果ARP表中已经存在该IP的信息，则将其覆盖，然后给源主机发送一个ARP响应数据包，告诉对方自己是它需要查找的MAC地址；
  ④源主机收到这个ARP响应数据包后，将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息开始数据的传输。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，表示ARP查询失败。
  （2）RARP协议工作流程：
  ①网络上的每台设备都会有一个独一无二的硬件地址，通常是由设备厂商分配的MAC地址。PC1从网卡上读取MAC地址，然后在网络上发送一个RARP请求的广播数据包，请求RARP服务器回复该PC的IP地址。
  ②RARP服务器收到了RARP请求数据包，为其分配IP地址，并将RARP回应发送给PC1。
  ③PC1收到RARP回应后，就使用得到的IP地址进行通讯。