IT必備網絡基礎知識

網絡設備

以太網

整個以太網的重心就是以太網卡。因此以太網的傳輸主要就是網卡對網卡直接的數據傳遞。IEEE802.3;CSMA/CD(衝突檢測的載波偵聽多路訪問)

• 監聽介質狀況：A主機發送數據包前，須要對網絡介質進行監聽，確認沒有人在使用後，才能發出數據幀。
• 多點傳輸：A主機發送的數據會被集線器複製一份，而後發送給全部鏈接到此的集線器主機。只有目標主機選擇接受，其餘主機主動放棄
• 衝突檢測：若其餘主機B也恰好在同一時間發送數據幀，那麼A與B數據衝突（出車禍），此時數據被毀壞，那麼A與B會各自隨機等待一個時間，而後從新經過第一步發送數據幀

集線器Hub

• 集線器屬於OSI的第一層物理層設備
• 集線器是一種網絡共享介質設備，單一時間內，僅能被一臺主機使用
• 集線器全部端口在一個衝突域內

以太網橋和交換機（二層）

• 交換機與集線器的差別，是能夠記錄每一個port與其鏈接PC的MAC地址
• 分割了網絡衝突域，使網絡衝突被限制在最小的範圍內
• 交換機能隔離衝突域，不能隔離廣播域
• 擴展了網絡帶寬

路由器

• 網關/路由器的功能就是負責不一樣網絡之間數據包的轉遞（IP Forwarding)
• 路由的實現依靠路由器中的路由表來完成
• 分隔廣播域
• 同一網段內機器，若是刪除了路由記錄，也沒法Ping通

VLAN

• VLAN = 廣播域= 邏輯網絡 (Subnet)

• IEEE 802.1Q 幀結構

• VLAN ID，12bit，表示該數據幀所屬VLAN的編號。VLAN ID取值範圍是0～
  4095。因爲0和4095爲協議保留取值，因此VLAN ID的有效取值範圍是1～4094

TCP/IP 協議棧

傳輸控制協議/因特網互聯協議，定義了四層。

TCP端口號

• 傳輸層經過port號，肯定應用層協議（0-65535）
• 0-1023：系統端口或特權端口(僅管理員可用) ，衆所周知，永久的分配給固定的
  系統應用使用，22/tcp(ssh), 80/tcp(http), 443/tcp(https)
• 1024-49151：用戶端口或註冊端口，但要求並不嚴格，分配給程序註冊爲某應
  用使用，1433/tcp(SqlServer), 1521/tcp(oracle),3306/tcp(mysql),11211/tcp/udp
  (memcached)
• 49152-65535：動態端口或私有端口，客戶端程序隨機使用的端口
  其範圍的定義：/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range

tcp協議和udp協議對⽐的優缺點？

1. TCP面向鏈接;UDP是無鏈接的，即發送數據以前不須要創建鏈接。

2. TCP提供可靠的服務。也就是說，經過TCP鏈接傳送的數據，無差錯，不丟失，不重複，且按序到達;UDP盡最大努力交付，即不保證可靠交付。

3. UDP具備較好的實時性，工做效率比TCP高，適用於對高速傳輸和實時性有較高的通訊或廣播通訊。

4. 每一條TCP鏈接只能是點到點的;UDP支持一對一，一對多，多對一和多對多的交互通訊。

5. TCP對系統資源要求較多，UDP對系統資源要求較少。

UDP以其簡單、傳輸快的優點，在愈來愈多場景下取代了TCP。
（1）網速的提高給UDP的穩定性提供可靠網絡保障，丟包率很低，若是使用應用層重傳，可以確保傳輸的可靠性。
（2）TCP爲了實現網絡通訊的可靠性，使用了複雜的擁塞控制算法，創建了繁瑣的握手過程，因爲TCP內置的系統協議棧中，極難對其進行改進。

簡述tcp三次握⼿和四次揮⼿過程及各過程當中客戶端和服務器端的狀態

三次握手

• 客戶端向服務器端發送SYN包，客戶端進入SYN_SEND狀態。

• 服務器端收到客戶端發送的包返回ACK+SYN包，服務器端進入SYN_RECV狀態。

• 客戶端收到服務器端返回的包再發回ACK包，客戶端進入ESTABLISHED狀態，服務器端收到包也進入ESTABLISHED狀態。

  四次揮手

• 客戶端發送FIN包詢問服務器端是否能斷開，客戶端進入FIN_WAIT_1狀態。

• 服務器端收到客戶端發送的包並返回ACK包，服務器端進入CLOSE_WAIT狀態。

• 服務器端準備好斷開後，發送FIN包給客戶端，服務器端進入LAST_ACK狀態。

• 客戶端收到服務器端發送的包後返回ACK包，客戶端進入TIME_WAIT狀態，服務器端收到包後進入CLOSED狀態。