计算机基础——网络

 

 

什么是网络

网络=物理连接介质+互联网通信协议

互联网通信协议相当于计算机界的英语

 

为何要有网络

打破了地域限制，提高传输数据的效率—>信息高速公路

 

OSI七层协议

　　应用层　　　　http，ftp，可以自定义协议

　　表达层

　　会话层

　　传输层　　　　tcp/udp协议

　　　　　　　　　　1.数据段

　　　　　　　　　　2.head+data：head放源端口 目标端口

　　　　　　　　　　3.端口在本机唯一即可

　　网络层　　　　ip协议：

　　　　　　　　　　1.数据包

　　　　　　　　　　2.head+data：head放源ip地址 目标ip地址

　　　　　　　　　　3.ip地址的通信->路由协议

　　　　　　　　　　ipv4：

　　　　　　　　　　　　　ipv4地址00000000.00000000.00000000.00000000 -> 0.0.0.0

　　　　　　　　　　　　　　　　　11111111.11111111.11111111.11111111 -> 255.255.255.255

　　　　　　　　　　　　　子网掩码11111111.11111111.11111111.00000000 -> 255.255.255.0

　　　　　　　　　　　　如127.16.10.22/24 -> 127.16.10.0

　　　　　　　　　　　　　127.16.10.56/24 -> 127.16.10.0　　子网地址相同，代表处于同一个lan中

 

　　数据链路层　　ethernet以太网协议：

　　　　　　　　　　1.数据帧

　　　　　　　　　　2.head+data,head里放：源mac地址 目标mac地址

　　　　　　　　　　3.基于mac地址的广播的通信方式—>计算机通信基本靠吼（所以有了mac地址表，让有记录的mac地址实现单播，获取mac地址成了关键）

　　物理层　　转换成电信号0100101101，然后发送

 

ARP协议

　　ARP协议是获取目标mac的

　　　前提：在一个局域网LAN内，靠的是目标mac地址找到对方在哪里，即只要目标mac地址是谁，数据包就送给谁。

　　情况一：

　　　　1.拿到目标mac地址　　

　　　　ARP协议：

　　　　　　判断两台计算机的子网地址是否一样，如果一样，应该尝试获取计算机2的mac地址

　　　　　　I：

　　　　　　　　计算机1的mac地址 FF-FF-FF-FF-FF-FF 192.168.10.11/24　192.168.10.13/24　数据部分

　　　　　　II：

　　　　　　　　所有计算机都收到该ARP包，碰到FF-FF-FF-FF-FF-FF，大家都知道对方想跟自己要mac地址，

　　　　　　　　如果目标ip192.168.10.13/24就是自己，那么返回mac地址

　　　　2.发真正的数据

　　　　计算机1的mac地址　计算机2的mac地址　计算机1ip192.168.10.11/24　计算机2ip192.168.10.12/24　数据部分

　　

　　情况二：

　　　　1.拿到目标mac地址

　　　　ARP协议：

　　　　　　判断两台计算机的子网地址如果不一样，应该尝试获取网关的mac地址

　　　　　　I：

　　　　　　　　计算机1的mac地址 FF-FF-FF-FF-FF-FF 192.168.10.11/24　192.168.10.1/24　数据部分

　　　　　　II：

　　　　　　　　所有计算机都收到该ARP包，碰到FF-FF-FF-FF-FF-FF，大家都知道对方想跟自己要mac地址，

　　　　　　　　然后只有路由匹配上ip并返回mac地址

　　　　2.发真正的数据

　　　　计算机1的mac地址　网关的mac地址　计算机1ip192.168.10.11/24　计算机2ip202.10.11.13/24　数据部分

 

TCP协议-可靠协议

　　tcp通信之前必须建立双向通路

　　

 

 　　客户端一开始是SYN_SENT状态，发送syn=1和seq=x给服务端，服务端把客户端的请求放入backlog半连接池，客户端从LISTEN状态变成SYN_RCVD状态并从半连接池提取请求，后发送ack=1+x syn=1和seq=y给客户端，客户端验证成功后从SYN_SENT状态变成ESTABLISHED状态，后发送ack=1+y给服务端，服务端验证后从SYN_RCVD状态变成ESTABLISHED状态。

　　半连接池的作用是让客户端能看到请求已经接到，呈现在转圈圈状态。如果没有半连接池，客户端请求堵塞，呈现请求被拒绝状态。调大半连接池是优化方案。但是半连接池消耗的是内存空间，要根据硬件具体情况调节优化程度。

 

　　

 

 　　原理同上

 

UDP协议-不可靠协议

　　udp协议走单项通路，自己发完数据就可以断开通道，不在乎数据的完整性，一般用于查询、qq聊天、时间同步之类

 

socket套接字层

　　socket是介于应用层和传输层之间的层，提供传递信息的端口号，使得开发人员可以专心开发软件，不需要管网络层面的，做好之后只需要用socket套接字把端口号port对接，即可完整五层网络协议

 　　ip+port标识唯一一个基于网络通信的软件

DHCP

　　想实现网络通信，每台主机需具备四要素

　　　　1.本机的IP地址

　　　　2.子网掩码

　　　　3.网关的IP地址

　　　　4.DNS的IP地址

　　获得以上地址，有两种配置方式：

　　　　1.手动配置—>静态获取

　　　　2.手动获取—>dhcp

　　新电脑一开机电脑内的dhcp-client（68号端口）会去找路由器的dhcp-server（67号端口）要一个地址，每个地址都会有租期（动态地址）

　　　　获取步骤：

　　　　　　1.原电脑发送格式{以太网头|ip头|udp头|dhcp数据包}给交换机

　　　　　　　　(1)最前面的以太网头，设置发出方的mac地址和接收方的mac地址，前者是本机网卡的mac地址，后者不知道，就填广播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF。

　　　　　　　　(2)后面的IP头，设置发出方的IP地址和接收方的IP地址。这时，对于这两者，本机都不知道。于是发出方的IP地址就设为0.0.0.0，接收方的IP地址设置为255.255.255.255

　　　　　　　　(3)最后的UDP标头，设置发出方的端口和接收方的端口，这部分是DHCP协议规定好的，发出方是68端口，接收方是67端口。

 

DNS (ip -> 域名 -> hao123)

　　什么是dns ： domain name server域名解析服务，负责把域名解析成ip地址

 

　　www.baidu.com.　　最后的.是根域名，前面一个.com是顶级域名，前面一个.baidu是二级域名，www是三级域名

 

　　DNS的查询方式有两种：

　　　　递归查询：当用户要找网站时候，先找根域名服务器，根域名服务器会找对应的顶级域名服务器，顶级域名服务器会找对应的二级域名服务器，如此循环，直到找到该完整网址，在逐步告诉上一级服务器，最后从根域名服务器回复用户ip地址。（极少用）

　　　　迭代查询：当用户要找网站时候，先找根域名服务器，根域名服务器会告诉用户顶级域名服务器的ip地址，用户会用该地址找到顶级域名服务器，顶级域名服务器会告诉用户二级域名服务器的ip地址，用户会用该地址找到二级域名服务器，如此循环，直到用户找到该网址的ip地址。

 

　　　　现在客户端和本地DNS查询用的是递归查询，DNS与域服务器之间的查询用的是迭代查询。

 

　　浏览器DNS查找顺序：浏览器DNS缓存 ->本地系统DNS缓存 ->本地计算机HOSTS文件 ->ISP DNS缓存（本地） ->递归or迭代搜索

　　　　　　　　　　　　　　本身缓存　　　调用系统缓存　　硬件文件   /etc/hosts　　　　本地DNS服务器

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  c:/Windows/System32/drivers/etc/hosts

　　ipconfig /all　　看所有网络配置

　　ipconfig /displaydns　　查看本地dns缓存命令

　　ipconfig /flushdns　　清除本地dns缓存命令

 

子网划分

　　ip地址分类

　　

 

 

　　特殊ip地址

　　1.网络地址：用于表示网络本身，具有正常的网络号部分，而主机号部分全部为0的ip地址称为网络地址，如172.16.45.0就是一个b类网络地址。

　　2.广播地址：用于向网络的所有设备进行广播，具有正常的网络部分，而主机号部分全为1(即255)的ip地址称为广播地址，如172.16.45.255就是一个b类网络地址。

　　3.有限广播地址：指的是32位全为1(即255.255.255.255)的ip地址，用于本网广播

　　4.回送地址：网络地址不能以十进制的127作为开拓，在地址中数字127保留给系统作为诊断用，称为欢送地址，如127.0.0.1用于回路测试。

　　5.私有地址：只能在局域网内使用，不能再Internet上使用的ip地址称为私有ip地址，私有ip地址有：

　　　　10.0.0.0~10.255.255.255，表示一个A类地址

　　　　172.16.0.0~172.31.255.255，表示16个b类地址

　　　　192.168.0.0~192.168.255.255，表示256个c类地址

　　　　这些地址是不会被Internet分配的，因此他们再Internet上也从来不会被路由，虽然他们不能直接和Internet网链接，但仍旧可以被用来和Internet通迅，我们可以根据需要来选用适当的地址类，再内部局域网中大胆地将这些地址当作公用IP地址一样的使用。再Internet上，那些不需要与Internet通讯的设备，如打印机、可管理集线器等也可以使用这些地址，以节省ip地址资源。

　　6. 0.0.0.0指一级不是真正意义上的ip地址，它表示的是所有不清楚主机和目的网络，这里的不清楚指的是再布恩及路由表里没有特定条目指明如何到达。

 

　　子网掩码是什么

　　ip地址由网络号和主机号组成，/24即说明前24个数是网络号，网络号必定是连续的。（/24不一定是24，也可以是16、17、25、26等等）

　　ip地址：173.155.10.2/24

　　网络号：173.155.10

　　主机号：2

　　子网掩码是用来表示一个ip地址的网络号个数，从左到右，只要属于网络号，子网掩码就会标记为1。

 

　　子网数划分步骤

　　　　确定要划分的子网数以及每个子网的主机数

　　　　求出子网数目对应的二进制的位数N以及主机数目对应的二进制的位数M

　　　　对该ip地址的原子网掩码，将其主机地址部分的前N位置1(其余全部置0)或后M位置0(其余全置1)即得出该ip地址划分后的子网掩码

 

　　子网数=2的n次方，其中n为子网部位数，例子：/26，n=26-24。

　　8≤子网掩码＜16，n=子网掩码-8

　　16≤子网掩码＜24，n=子网掩码-16

　　24≤子网掩码＜32，n=子网掩码-24

　　主机数的计算：主机数(可用ip)=2的t次方-2，其中t为主机部位数，例子：/26 t=32-26

　　t=32-子网掩码

 　　-2的原因是因为该子网网段头尾都是n个1或者n个0，一般不用做分配主机数。

　　

 

 

　　例子，如果某c类地址需要划分5个子网，即会划分出3个子网部位(因为2个子网部位只能划出2*2=4个子网)

　　　　，即子网掩码为24+3=/27。主机部位数为 32-27=5，主机数则为 2的5次方-2=32-2=30。即每个子网内有30个主机数可分配。但是子网段实际最多能分8个，就是说没用完。