2.网络基本原理

TCP/IP参考模型

应用层：Telnet、HTTP、FTP、SMTP、TFTP、NFS、SNMP、DHCP

主机到主机层：TCP、UDP

因特网层：ICMP、ARP、RARP、IP

网络接入层：Ethernet、Fast Eth、TokenRing、FDDI

TCP/IP协议簇

• 传输控制协议/因特网互联协议(TCP/IP)组是由美国国防部(DoD)所创建的，主要是用来确保数据的完整性及在毁灭性战争中维持通信
• 是由一组不同功能的协议组合在一起构成的协议簇

主机到主机层

传输控制协议（TCP）

• 面向连接
• 可靠传输
• 流控及窗口机制(可以区分优先级)
• 使用TCP的应用：Web浏览器、电子邮件、文件传输程序

用户数据报协议（UDP）

• 无连接
• 不可靠连接
• 尽力而为的传输
• 使用UDP的应用：域名系统(DNS)、视频流、IP语音(VoIP)

TCP/UDP端口号

• 源端口随机分配，目标端口使用知名端口
• 应用客户端使用的源端口号一般为系统中未使用的且大于1023
• 目标端口号为服务器端应用服务的进程，如telnet为23

TCP端口号、序列号及确认号

Seq序列号，Ack确认号，刚开始发送没有确认号；接收者的确认号=发送者序列号+1，接收者序列号=发送者确认号

TCP窗口机制

• 窗口大小决定了在搜到确认前可以发送的字节数
• 确认号是期望接受的下一次TCP segment的序列号

窗口大小：以太口1500，宽带拨号1492

因特网层

• 网络层也叫Internet层，负责将分组报文从源端发送到目的端
• 作用：为网络中的设备提供逻辑地址，负责数据包的寻径和转发；MAC地址为物理地址，IP地址为逻辑地址

协议：ICMP、IP、IGMP、RARP、ARP

IP报文

ARP：将IPv4地址解析成MAC地址，维护映射的缓存

ARP包

工具：Ping(ICMP)、Traceroute/Tracert、Cain

Ping(ICMP)：Ping是一个应用程序

• 目的：测试网络层的连通性(在网络层模拟应用的双向通信)
• 工作原理：发送ICMP的echo request，ICMP被IP封装，中间网络设备看到的是IP包，目标主机接收到echo request发送echo reply

IP地址

在IP网络中，任何一个节点都需要一个唯一的IP，是32位点分十进制

A、B、C、D、E类IP地址

A类，第一个bit为0，其他任意，0.0.0.0-127.255.255.255，前8位网络位，后24主机位，0和127是不能使用的IP地址，127保留环回测试用的，只能测试本地网卡，全0为默认当前主机

B类，前两个bit固定，其他任意，128-191，前16位网络位，后16位主机位

C类，前三个bit固定，其他任意，192-223，前24位网络位，后8位主机位

A，B，C类地址属于单播地址：可以分布给终端，主机，接口的地址

D类，224-239，组播地址，组内监听该IP的用户使用，如PPS、广播

E类，240-255，用作科学研究、搜索、Internet实验和开发

IP网络通信类型

单播(unicast)：目的地址为单一目标的一种传输方式。如一切基于TCP的协议。

组播(multicast)：也叫多播， 多点广播或群播。指把信息同时传递给一组目的地址。它使用策略是最高效的，因为消息在每条网络链路上只需传递一次，而且只有在链路分叉的时候，消息才会被复制。

广播(broadcast)：指封包在计算机网络中传输时，目的地址为网络中所有设备的一种传输方式。实际上，这里所说的“所有设备”也是限定在一个范围之中，称为“广播域”

IP地址（网络、主机部分）

A类地址第一位相同在同一个网段；B类第一、二位相同在同一个网段；C类第一、二、三位相同在同一个网段；其他位为主机位，不同网段之间需要路由器连通

网络地址：在网络的IPv4地址范围内，最小地址保留为网络地址。此地址的主机部分的每个主机位均为0

广播地址：用于向网络中的所有主机发送数据的特殊地址。广播地址使用该网络范围内的最大地，即主机部分的各比特位全部为1的地址

主机地址：可分配给网络中终端设备的地址

公网、私网地址

10.0.0.0-10.255.255.255（10.0.0.0/8）=255*255*255-2个主机
172.16.0.0-172.31.255.255（172.16.0.0/12）
192.168.0.0-192.168.255.255（192.168.0.0/16）

以上都是私网地址，其他全是公网地址

子网掩码与可变长子网掩码

子网掩码

用来标记IP地址的网络位和主机位。

IP地址与子网掩码相与，得出的就是网络号，不同的网络号之间无法直接通信

192.168.0.1 
255.255.255.8

11000000.10101000.00000000.0000000
111111111.11111111.11111111.00000000
-----------------------------------------&
11000000.10101000.00000000.00000000
192.168.0.0=网络号

私有地址：10.0.0.0/8，172.16.0.0/12，192.168.0.0/16(RFC 1918定义)

可变长子网掩码

对同一个网络端里的主机进行子网化，如192.168.1.0-192.168.1.255分出多个子网，彼此无法直接通信的技术

借位：将子网掩码二进制前三位修改为111，即224，当子网掩码是255.255.224的时候，和192.168.100.0的网络号=192.168.100.0，还可以分出32、64、96、128、160、192、224这些子网号，这样IP为192.168.100.1与192.168.100.33之间就不是一个网络号，无法直接通信，而其他如192.168.100.31和192.168.108.63这些子网号-1是广播地址

子网可用IP地址=子网地址+1—广播地址-1，

子网划分

由于子网掩码，子网号(子网IP)和子网掩码相与后和网络号相等