計算機網絡相關知識

【OSI參考模塊】

7 應用層

• 協議：Telnet、SSH、HTTP、SMTP、POP、SSL/TLS、FTP、MIME、HTML、SNMP、MIB、SIP、RTP
• 功能：針對特定應用的協議，例如
  • 電子郵件<->電子郵件協議
  • 遠程登陸<->遠程登陸協議
  • 文件傳輸<->文件傳輸協議
• 對應TCP/IP分層模型：應用層

6 表示層

• 協議：
• 功能：主要負責數據格式的轉換。將應用處理的信息轉換成合適網絡傳輸的格式，或者未來自下一層的數據轉換爲上層可以處理的格式，屏蔽差別。
• 對應TCP/IP分層模型：應用層

5 會話層

• 協議：
• 功能：通訊管理，負責創建和斷開通訊鏈接（數據流動的邏輯通路），以及數據的分割等數據傳輸相關的管理，管理傳輸層如下的分層。
• 對應TCP/IP分層模型：應用層

4 傳輸層

• 協議：TCP、UDP
  • TCP：面向鏈接的、可靠的流協議，三次握手，四次揮手
  • UDP：不具可靠性的數據報協議
• 功能：管理兩個節點之間的數據傳輸，負責可靠傳輸（確保數據被可靠的傳送到目標地址），只在通訊雙方節點上進行處理，而無需在路由器上處理。
• 對應TCP/IP分層模型：傳輸層，操做系統

3 網絡層

• 協議：
  • IP
  • DNS：域名<->IP
  • ARP：以IP地址爲線索，用來定位下一個應該接收數據分包的網絡設備對應的MAC地址。
    • 藉助ARP請求與ARP響應兩種類型的包肯定MAC地址。
    • 因爲路由器廣播的包可以被同一個鏈路上的全部主機或者路由器接收，所以ARP的請求包也就會被這同一個鏈路上全部的主機和路由器進行解析。若是ARP請求包中的目標IP和本身的IP一致，阿九把本身的額MAC的地址塞到ARP響應包返回給主機。
    • ARP轉發表只緩存一段時間。
  • NAT：私有地址<->全局地址
  • NAPT：轉換TCP、UDP端口號，實現一個全局IP和多個主機的通訊；
• 功能：地址管理與路由選擇。
• 對應TCP/IP分層模型：互聯網層，操做系統
• 相關技術：
  • IP：須要對不一樣的數據鏈路進行抽象；面向無鏈接協議；IP地址；子網掩碼；全局地址&&私有地址；NAT；路由控制；ARP

2 數據鏈路層

• 功能：互連設備之間傳送和識別數據幀，即數據幀和比特流之間的轉換。
• 對應TCP/IP分層模型：網卡層（網絡接口層），設備驅動程序與網絡接口
• 相關技術：
  • MAC地址：在使用網卡（NIC）的狀況下，MAC地址通常都會而被燒入到ROM（只讀內存）中。
    • 理論上MAC地址應該惟一，可是存在不惟一的狀況：當一臺主機上啓動了多個虛擬機時，因爲沒有硬件的網卡，只能由虛擬軟件本身設定MAC地址給多個虛擬網卡，所以就很難保證生成的MAC地址是對無二的了。可是即便MAC地址相同，只要不是同一個數據鏈路就不會出現問題。
  • 根據MAC地址：以太網交換機根據數據流鏈路層中每一個幀的目標MAC地址，決定從哪一個網絡接口發送數據，用以參考、記錄發送接口的表就叫作轉發表，其內容能夠自動「學習」生成。

1 物理層

• 功能：以’0’、’1’表明電壓的高低、燈光的閃滅，界定鏈接器和網線的規格；也就是比特流和電子信號之間的切換。
• 設備：中繼器
• 對應TCP/IP分層模型：硬件層，設備驅動程序與網絡接口

【區分】

數據鏈路層和網絡層的關係？

• 數據鏈路層提供直連兩個設備之間的通訊功能，至關於把一個包送到下一個設備處的能力；
• 網絡層（IP）負責在沒有直連的兩個網絡之間進行通訊傳輸，至關於設定目標，指定一個包最終要到達哪裏。

地址？

• MAC地址：用來標識同一個鏈路中不一樣計算機的一種識別碼；
• IP地址：用於在連接到網絡中的全部主機中是被出進行通訊的目標地址，屬於網絡層地址；
  • IP地址由網絡和主機兩部分標識組成。
  • 同一個網段相連的主機：網段相同，主機標識不一樣；
  • 不一樣網段的主機：網段不一樣，但主機標識可能重複；
  • 網絡地址+主機地址===》IP地址不會重複
• IP地址分爲4類。
• 子網掩碼：將主機地址部分用做子網地址，能夠將原網絡分紅多個物理網絡的一種機制。
  • 一個IP地址有兩種識別碼：IP地址自己和表示網絡部的子網掩碼。
  • 二進制的子網掩碼是也是32位：對應IP地址網絡標識表福的位所有爲1，對應的IP地址主機標識部門所有爲0

全局地址和私有地址？IPV4耗盡？

• 若是一臺主機一個IP，那麼IP將有耗盡的危險。
• 爲解決上述問題除了使用IPV6，還採用如下方法：再也不給每一個主機或路由器分配一個固定的IP，只給一個網絡中擔負了轉發數據包功能的設備分配一個整個互聯網範圍內惟一的IP，而後在其局域網內的主機所分配到的IP 是隨意設置的私有IP，在這些主機的數據包想要發送到互聯網中的時候，就結合NAT技術，把私有IP轉換成全局IP。
• 在不一樣域出現相同的私有IP並不會影響使用。

IP地址與路由控制？

• IP地址的網絡地址部分用於進行路由控制，也就是對於網絡層而言，在兩個網絡之間，首先找的是網段所在的網絡，而後再在這個網絡中找對應的主機；
• 設備：路由器；

DNS的工做原理？

• 你在瀏覽器輸入了網址，而後瀏覽器經過UDP協議（用戶數據報協議，一種無鏈接的傳輸層協議）向本地服務器的53號端口發送了DNS解析請求。
• 若是本地DNS服務器緩存了該域名的DNS記錄，則瀏覽器就會馬上從緩存中獲得該域名的ip地址。若是沒有該記錄就回向根服務器請求，而後根服務器收到請求後，會返回給本地服務器相應的頂級域名DNS服務器地址。以www.baidu.com爲例，就回返回解析com頂級域名的服務器。【本地服務器DNS緩存查詢：首先查瀏覽器緩存，查OS緩存，查host文件緩存】
• 而後本地服務器知道頂級域名服務器（TLD-頂級域）的地址後就會向該服務器發送解析請求，而後頂級域名服務器返回給本地DNS服務器百度的權威服務器的IP地址。
• 同上，本地DNS服務器向百度的權威DNS服務器發起查詢請求，就回獲得百度權威DNS服務器返回給本地服務器的百度服務器的IP地址。【其實，TLD服務器不會直接返回網站域名的IP，其只會返回該域名的受權命名服務器地址，即權威DNS服務器。當咱們購買域名並綁定到一個IP地址上的時候，域名註冊商會廣播這條信息到權威服務器和頂級域名服務器。】
• 最後，本地DNS服務器會把百度服務器的IP地址返回給你的電腦，同時將這條記錄緩存在本地DNS服務器。
• 注意：以上這種方式稱爲「先遞歸，再輪詢」的查詢方式，計算機網絡中還存在其餘的查詢方式如僅僅的」遞歸「，但是上面這種查詢方式時最經常使用的。
  • 頂級域(TLD) ：域名中 .右面的部分。例如，baidu.com 而 .com 是頂級域TLD；
  • 二級域名（SLD）：位於點號的左邊，上例中的baidu；
  • 三級域名：位於二級域名點號左邊的部分；
  • ？？www.google.com.hk/ 怎麼說？

【TCP/IP分層模型】

• 應用層———會話層、表示層、應用層---應用程序
• 傳輸層———傳輸層----操做系統
• 互聯網層———網絡層----操做系統
• 網卡層———數據鏈路層---設備驅動程序與網絡接口
• （硬件）———物理層---設備驅動程序與網絡接口

【設備】

• 網卡：使計算機連網的設備，出廠時自帶Mac地址；
• 中繼器：從物理層上延長網絡的設備；
• 網橋/2層交換機：從數據鏈路層上延長網絡的設備；
• 路由器/3層交換機：經過網絡層轉發分組數據的設備；
• 4~7層交換機：處理傳輸層以上各層網絡傳輸的設備；
• 網關：轉換協議的設備；
• 以太網交換機：持有多個端口的網橋。

【數據包】

在每一個分層中，都會對所發送的數據附加一個首部，在這個首部中包含了該層必要的信息，如發送的目標地址和相關協議信息等。 網絡中傳輸的數據包由兩部分組成：

• 一部分是協議所要用到的首部；
  複製代碼

• 另外一部分是上層傳過來的數據；
  複製代碼

概念：

• 包：全能性術語；
• 幀：用於表示數據鏈路層中包的單位；
• 數據報（包）：IP和UDP等網絡層以上的分層中包的單位；
• 段：TCP數據流中的信息；
• 消息：應用協議中數據的單位；
• 流：不間斷的數據結構；

【發送數據包的過程】

【通訊方式】

• 半雙工：只發送或只接收；具有接收和發送的能力，可是不能同時發送或接收；
• 全雙工：容許在同一時間既能夠發送數據也能夠接收數據；
• 單工：通訊只在一個方向上進行，這種方式的應用實例有：監視器、打印機、電視機；