网络基础

概述

网络分层模型：

• 链路层：同一局域网之间的通信，主要包括设备驱动及接口卡
• 网络层：用于多个子网之间的通信，主要包括IP协议（网际协议）、ICMP（Internet互联网控制报文协议）
• 传输层：主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信，主要协议有TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）
• 应用层：负责处理特定的应用程序细节，如HTTP、FTP等

数据包的封装与分用：

• 数据包的封装：当应用程序通过 TCP 进行数据传送时，数据被送入协议栈中，然后逐个通过每一层直到被当作一串比特流送入网络。其中每一层对收到的数据都要增加一些首部信息（有时还会增加尾部信息），这就是数据包的封装
  • TCP 传给 IP 的数据单元称作 TCP 报文段或简称 TCP 段（TCP segment）
  • IP 传给网络链路层的数据单元称为 IP 数据报（IP datagram）
  • 通过以太网进行传输的比特流称为帧（Frame）
• 数据包的分用：当目的主机收到一个以太网数据帧时，数据就从协议栈中由底向上升，同时去掉各层协议加上的报文首部。经过每层协议时都要去检查报文首部中的协议标识，以确定接受数据的上层协议，这个过程称为分用

IP地址

IP 地址分类：互联网上的每个接口必须有一个唯一的 Internet 地址，即IP地址

• IP地址长32位，通常写成四个十进制的数，每个整数对应一个字节，即“点分十进制表示法”
• IP 地址分为网络段和主机段
  • 网络段用来标识网络类别
  • 主机段用来标识具体地址
• 特殊的主机标识段：全0 或 全1，这两个地址不能配置在计算机主机上
  • 全0：代表网络号，属于网段中的第一个地址
  • 全1：广播地址，属于网段中的最后一个地址
• 广播地址：在 TCP/IP 协议中，主机标识段（host ID）全为 1 的IP地址为广播地址，广播的分组传送给 host ID 段所涉及的所有计算机
  • 受限广播：255.255.255.255（网络字段和主机字段全为 1 ），不会被路由发送，但会被送到相同物理网段上的所有主机
  • 直接广播：IP的网络段定义这个网络，主机字段通常全为 1，会被路由，并会发送到专门网络上的每台主机

子网：借用IP地址中若干位主机地址来充当子网的网络地址，从而将原网络划分为若干子网

• 如 C 类地址，原有8位主机位，共 256 - 2 即 254 个主机地址（全0或全1），默认子网掩码 255.255.255.0
  • 借用一位主机地址位，产生两个子网，每个子网有 2^7 - 2 即 126 个地址
  • 借用两位主机地址位，产生四个子网，每个子网有 2^6-2 即 62 个地址；…… 以此类推
• 子网掩码：应用于 TCP/IP 网络的32位二进制值，每节8位，与 IP 地址32位对应，如果某位是网络地址，则子网掩码为1，否则为0
  • 子网掩码可以分离出IP地址中的网络地址和主机地址
    • 网络地址的获取：子网掩码与IP地址进行“与”运算
    • 主机地址的获取：子网掩码按位取反，然后与IP地址进行“与”运算
  • 计算机通讯：如果网络地址一样，即处于同一个广播域内，就可以将数据包直接发送到目标主机；否则，就需要通过路由网关将数据包转发送到目的地

子网掩码示意图：

C 类 IP 地址子网划分：

子网产生的原因：

• 在 A 类地址中，每个 A 类网络可能有 16777214 台主机，它们处于同一广播域。但很明显，在同一广播域中有这么多主机是不可能的，网络会因为广播通信而饱和
• IP地址资源越来越少

域名解析

域名解析步骤（DNS）：从右向左
DNS查询

域名解析方式：
1、递归查询

2、迭代查询：

TCP

TCP 三次握手，四次挥手：
1、三次握手：确认双方都可以发送和接受消息

三次握手数据随机的必要性：

• 服务端有可能同一时间接受多个客户端的连接，syn请求连接参数的随机便于服务器的区分
• 为了网络安全

2、四次挥手：

总结图