計算機網絡學習的核心內容就是網絡協議的學習。網絡協議是爲計算機網絡中進行數據交換而創建的規則、標準或者說是約定的集合。由於不一樣用戶的數據終端可能採起的字符集是不一樣的，二者須要進行通訊，必需要在必定的標準上進行。一個很形象地比喻就是咱們的語言，咱們大天朝地廣人多，地方性語言也很是豐富，並且方言之間差距巨大。A地區的方言可能B地區的人根本沒法接受，因此咱們要爲全國人名進行溝通創建一個語言標準，這就是咱們的普通話的做用。一樣，放眼全球，咱們與外國友人溝通的標準語言是英語，因此咱們纔要苦逼的學習英語。程序員
計算機網絡協議同咱們的語言同樣，多種多樣。而ARPA公司與1977年到1979年推出了一種名爲ARPANET的網絡協議受到了普遍的熱捧，其中最主要的緣由就是它推出了人盡皆知的TCP/IP標準網絡協議。目前TCP/IP協議已經成爲Internet中的「通用語言」，下圖爲不一樣計算機羣之間利用TCP/IP進行通訊的示意圖。面試
1. 網絡層次劃分
2. OSI七層網絡模型
激活、維持、關閉通訊端點之間的機械特性、電氣特性、功能特性以及過程特性。該層爲上層協議提供了一個傳輸數據的可靠的物理媒體。簡單的說，物理層確保原始的數據可在各類物理媒體上傳輸。物理層記住兩個重要的設備名稱，中繼器（Repeater，也叫放大器）和集線器。算法
2）數據鏈路層（Data Link Layer）數據庫
數據鏈路層在物理層提供的服務的基礎上向網絡層提供服務，其最基本的服務是將源自網絡層來的數據可靠地傳輸到相鄰節點的目標機網絡層。爲達到這一目的，數據鏈路必須具有一系列相應的功能，主要有：如何將數據組合成數據塊，在數據鏈路層中稱這種數據塊爲幀（frame），幀是數據鏈路層的傳送單位；如何控制幀在物理信道上的傳輸，包括如何處理傳輸差錯，如何調節發送速率以使與接收方相匹配；以及在兩個網絡實體之間提供數據鏈路通路的創建、維持和釋放的管理。數據鏈路層在不可靠的物理介質上提供可靠的傳輸。該層的做用包括：物理地址尋址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發等。編程
有關數據鏈路層的重要知識點：瀏覽器
1> 數據鏈路層爲網絡層提供可靠的數據傳輸；緩存
2> 基本數據單位爲幀；安全
3> 主要的協議：以太網協議；服務器
4> 兩個重要設備名稱：網橋和交換機。
3）網絡層（Network Layer）
網絡層的目的是實現兩個端系統之間的數據透明傳送，具體功能包括尋址和路由選擇、鏈接的創建、保持和終止等。它提供的服務使傳輸層不須要了解網絡中的數據傳輸和交換技術。若是您想用盡可能少的詞來記住網絡層，那就是「路徑選擇、路由及邏輯尋址」。
網絡層中涉及衆多的協議，其中包括最重要的協議，也是TCP/IP的核心協議——IP協議。IP協議很是簡單，僅僅提供不可靠、無鏈接的傳送服務。IP協議的主要功能有：無鏈接數據報傳輸、數據報路由選擇和差錯控制。與IP協議配套使用實現其功能的還有地址解析協議ARP、逆地址解析協議RARP、因特網報文協議ICMP、因特網組管理協議IGMP。具體的協議咱們會在接下來的部分進行總結，有關網絡層的重點爲：
1> 網絡層負責對子網間的數據包進行路由選擇。此外，網絡層還能夠實現擁塞控制、網際互連等功能；
2> 基本數據單位爲IP數據報；
3> 包含的主要協議：
IP協議（Internet Protocol，因特網互聯協議）;
ICMP協議（Internet Control Message Protocol，因特網控制報文協議）;
ARP協議（Address Resolution Protocol，地址解析協議）;
RARP協議（Reverse Address Resolution Protocol，逆地址解析協議）。
4> 重要的設備：路由器。
4）傳輸層（Transport Layer）
第一個端到端，即主機到主機的層次。傳輸層負責將上層數據分段並提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸。此外，傳輸層還要處理端到端的差錯控制和流量控制問題。
5）會話層
會話層管理主機之間的會話進程，即負責創建、管理、終止進程之間的會話。會話層還利用在數據中插入校驗點來實現數據的同步。
6）表示層
表示層對上層數據或信息進行變換以保證一個主機應用層信息能夠被另外一個主機的應用程序理解。表示層的數據轉換包括數據的加密、壓縮、格式轉換等。
7）應用層
爲操做系統或網絡應用程序提供訪問網絡服務的接口。
會話層、表示層和應用層重點：
1> 數據傳輸基本單位爲報文；
2> 包含的主要協議：FTP（文件傳送協議）、Telnet（遠程登陸協議）、DNS（域名解析協議）、SMTP（郵件傳送協議），POP3協議（郵局協議），HTTP協議（Hyper Text Transfer Protocol）。
3. IP地址
1）網絡地址
IP地址由網絡號（包括子網號）和主機號組成，網絡地址的主機號爲全0，網絡地址表明着整個網絡。
2）廣播地址
廣播地址一般稱爲直接廣播地址，是爲了區分受限廣播地址。
廣播地址與網絡地址的主機號正好相反，廣播地址中，主機號爲全1。當向某個網絡的廣播地址發送消息時，該網絡內的全部主機都能收到該廣播消息。
3）組播地址
D類地址就是組播地址。
先回憶下A，B，C，D類地址吧：
A類地址以0開頭，第一個字節做爲網絡號，地址範圍爲：0.0.0.0~127.255.255.255；(modified @2016.05.31)
B類地址以10開頭，前兩個字節做爲網絡號，地址範圍是：128.0.0.0~191.255.255.255;
C類地址以110開頭，前三個字節做爲網絡號，地址範圍是：192.0.0.0~223.255.255.255。
D類地址以1110開頭，地址範圍是224.0.0.0~239.255.255.255，D類地址做爲組播地址（一對多的通訊）；
E類地址以1111開頭，地址範圍是240.0.0.0~255.255.255.255，E類地址爲保留地址，供之後使用。
注：只有A,B,C有網絡號和主機號之分，D類地址和E類地址沒有劃分網絡號和主機號。
4）255.255.255.255
該IP地址指的是受限的廣播地址。受限廣播地址與通常廣播地址（直接廣播地址）的區別在於，受限廣播地址只能用於本地網絡，路由器不會轉發以受限廣播地址爲目的地址的分組；通常廣播地址既可在本地廣播，也可跨網段廣播。例如：主機192.168.1.1/30上的直接廣播數據包後，另一個網段192.168.1.5/30也能收到該數據報；若發送受限廣播數據報，則不能收到。
注：通常的廣播地址（直接廣播地址）可以經過某些路由器（固然不是全部的路由器），而受限的廣播地址不能經過路由器。
5）0.0.0.0
經常使用於尋找本身的IP地址，例如在咱們的RARP，BOOTP和DHCP協議中，若某個未知IP地址的無盤機想要知道本身的IP地址，它就以255.255.255.255爲目的地址，向本地範圍（具體而言是被各個路由器屏蔽的範圍內）的服務器發送IP請求分組。
6）迴環地址
127.0.0.0/8被用做迴環地址，迴環地址表示本機的地址，經常使用於對本機的測試，用的最多的是127.0.0.1。
7）A、B、C類私有地址
私有地址(private address)也叫專用地址，它們不會在全球使用，只具備本地意義。
A類私有地址：10.0.0.0/8，範圍是：10.0.0.0~10.255.255.255
B類私有地址：172.16.0.0/12，範圍是：172.16.0.0~172.31.255.255
C類私有地址：192.168.0.0/16，範圍是：192.168.0.0~192.168.255.255
4. 子網掩碼及網絡劃分
隨着互連網應用的不斷擴大，原先的IPv4的弊端也逐漸暴露出來，即網絡號佔位太多，而主機號位太少，因此其能提供的主機地址也愈來愈稀缺，目前除了使用NAT在企業內部利用保留地址自行分配之外，一般都對一個高類別的IP地址進行再劃分，以造成多個子網，提供給不一樣規模的用戶羣使用。
這裏主要是爲了在網絡分段狀況下有效地利用IP地址，經過對主機號的高位部分取做爲子網號，從一般的網絡位界限中擴展或壓縮子網掩碼，用來建立某類地址的更多子網。但建立更多的子網時，在每一個子網上的可用主機地址數目會比原先減小。
什麼是子網掩碼？
子網掩碼是標誌兩個IP地址是否同屬於一個子網的，也是32位二進制地址，其每個爲1表明該位是網絡位，爲0表明主機位。它和IP地址同樣也是使用點式十進制來表示的。若是兩個IP地址在子網掩碼的按位與的計算下所得結果相同，即代表它們共屬於同一子網中。
在計算子網掩碼時，咱們要注意IP地址中的保留地址，即「 0」地址和廣播地址，它們是指主機地址或網絡地址全爲「 0」或「 1」時的IP地址，它們表明着本網絡地址和廣播地址，通常是不能被計算在內的。
子網掩碼的計算：
對於無須再劃分紅子網的IP地址來講，其子網掩碼很是簡單，即按照其定義便可寫出：如某B類IP地址爲 10.12.3.0，無須再分割子網，則該IP地址的子網掩碼255.255.0.0。若是它是一個C類地址，則其子網掩碼爲 255.255.255.0。其它類推，再也不詳述。下面咱們關鍵要介紹的是一個IP地址，還須要將其高位主機位再做爲劃分出的子網網絡號，剩下的是每一個子網的主機號，這時該如何進行每一個子網的掩碼計算。
下面總結一下有關子網掩碼和網絡劃分常見的面試考題：
1）利用子網數來計算
在求子網掩碼以前必須先搞清楚要劃分的子網數目，以及每一個子網內的所需主機數目。
(1) 將子網數目轉化爲二進制來表示;
如欲將B類IP地址168.195.0.0劃分紅27個子網：27=11011；
(2) 取得該二進制的位數，爲N；
該二進制爲五位數，N = 5
(3) 取得該IP地址的類子網掩碼，將其主機地址部分的的前N位置1即得出該IP地址劃分子網的子網掩碼。
將B類地址的子網掩碼255.255.0.0的主機地址前5位置 1，獲得 255.255.248.0
2）利用主機數來計算
如欲將B類IP地址168.195.0.0劃分紅若干子網，每一個子網內有主機700臺：
(1) 將主機數目轉化爲二進制來表示；
700=1010111100；
(2) 若是主機數小於或等於254（注意去掉保留的兩個IP地址），則取得該主機的二進制位數，爲N，這裏確定 N<8。若是大於254，則 N>8，這就是說主機地址將佔據不止8位；
該二進制爲十位數，N=10；
(3) 使用255.255.255.255來將該類IP地址的主機地址位數所有置1，而後從後向前的將N位所有置爲 0，即爲子網掩碼值。
將該B類地址的子網掩碼255.255.0.0的主機地址所有置1，獲得255.255.255.255，而後再從後向前將後 10位置0,即爲：11111111.11111111.11111100.00000000，即255.255.252.0。這就是該欲劃分紅主機爲700臺的B類IP地址 168.195.0.0的子網掩碼。
3）還有一種題型，要你根據每一個網絡的主機數量進行子網地址的規劃和計算子網掩碼。這也可按上述原則進行計算。
好比一個子網有10臺主機，那麼對於這個子網須要的IP地址是：
10＋1＋1＋1＝13
注意：加的第一個1是指這個網絡鏈接時所需的網關地址，接着的兩個1分別是指網絡地址和廣播地址。
由於13小於16（16等於2的4次方），因此主機位爲4位。而256－16＝240，因此該子網掩碼爲255.255.255.240。
若是一個子網有14臺主機，很多人常犯的錯誤是：依然分配具備16個地址空間的子網，而忘記了給網關分配地址。這樣就錯誤了，由於14＋1＋1＋1＝17，17大於16，因此咱們只能分配具備32個地址（32等於2的5次方）空間的子網。這時子網掩碼爲：255.255.255.224。
5. ARP/RARP協議
地址解析協議，即ARP（Address Resolution Protocol），是根據IP地址獲取物理地址的一個TCP/IP協議。主機發送信息時將包含目標IP地址的ARP請求廣播到網絡上的全部主機，並接收返回消息，以此肯定目標的物理地址；收到返回消息後將該IP地址和物理地址存入本機ARP緩存中並保留必定時間，下次請求時直接查詢ARP緩存以節約資源。地址解析協議是創建在網絡中各個主機互相信任的基礎上的，網絡上的主機能夠自主發送ARP應答消息，其餘主機收到應答報文時不會檢測該報文的真實性就會將其記入本機ARP緩存；由此攻擊者就能夠向某一主機發送僞ARP應答報文，使其發送的信息沒法到達預期的主機或到達錯誤的主機，這就構成了一個ARP欺騙。ARP命令可用於查詢本機ARP緩存中IP地址和MAC地址的對應關係、添加或刪除靜態對應關係等。
ARP工做流程舉例：
逆地址解析協議，即RARP，功能和ARP協議相對，其將局域網中某個主機的物理地址轉換爲IP地址，好比局域網中有一臺主機只知道物理地址而不知道IP地址，那麼能夠經過RARP協議發出徵求自身IP地址的廣播請求，而後由RARP服務器負責回答。
RARP協議工做流程：
（1）給主機發送一個本地的RARP廣播，在此廣播包中，聲明本身的MAC地址而且請求任何收到此請求的RARP服務器分配一個IP地址；
（2）本地網段上的RARP服務器收到此請求後，檢查其RARP列表，查找該MAC地址對應的IP地址；
6. 路由選擇協議
常見的路由選擇協議有：RIP協議、OSPF協議。
RIP協議 ：底層是貝爾曼福特算法，它選擇路由的度量標準（metric)是跳數，最大跳數是15跳，若是大於15跳，它就會丟棄數據包。
OSPF 協議 ：Open Shortest Path First開放式最短路徑優先，底層是迪傑斯特拉算法，是鏈路狀態路由選擇協議，它選擇路由的度量標準是帶寬，延遲。7. TCP/IP協議
TCP是面向鏈接的通訊協議，經過三次握手創建鏈接，通信完成時要拆除鏈接，因爲TCP是面向鏈接的因此只能用於端到端的通信。TCP提供的是一種可靠的數據流服務，採用「帶重傳的確定確認」技術來實現傳輸的可靠性。TCP還採用一種稱爲「滑動窗口」的方式進行流量控制，所謂窗口實際表示接收能力，用以限制發送方的發送速度。
TCP報文首部格式：
TCP協議的三次握手和四次揮手：
注：seq:"sequance"序列號；ack:"acknowledge"確認號；SYN:"synchronize"請求同步標誌；；ACK:"acknowledge"確認標誌"；FIN："Finally"結束標誌。
TCP鏈接創建過程：首先Client端發送鏈接請求報文，Server段接受鏈接後回覆ACK報文，併爲此次鏈接分配資源。Client端接收到ACK報文後也向Server段發生ACK報文，並分配資源，這樣TCP鏈接就創建了。
TCP鏈接斷開過程：假設Client端發起中斷鏈接請求，也就是發送FIN報文。Server端接到FIN報文後，意思是說"我Client端沒有數據要發給你了"，可是若是你還有數據沒有發送完成，則沒必要急着關閉Socket，能夠繼續發送數據。因此你先發送ACK，"告訴Client端，你的請求我收到了，可是我還沒準備好，請繼續你等個人消息"。這個時候Client端就進入FIN_WAIT狀態，繼續等待Server端的FIN報文。當Server端肯定數據已發送完成，則向Client端發送FIN報文，"告訴Client端，好了，我這邊數據發完了，準備好關閉鏈接了"。Client端收到FIN報文後，"就知道能夠關閉鏈接了，可是他仍是不相信網絡，怕Server端不知道要關閉，因此發送ACK後進入TIME_WAIT狀態，若是Server端沒有收到ACK則能夠重傳。「，Server端收到ACK後，"就知道能夠斷開鏈接了"。Client端等待了2MSL後依然沒有收到回覆，則證實Server端已正常關閉，那好，我Client端也能夠關閉鏈接了。Ok，TCP鏈接就這樣關閉了！
爲何要三次揮手？
在只有兩次「握手」的情形下，假設Client想跟Server創建鏈接，可是卻由於中途鏈接請求的數據報丟失了，故Client端不得不從新發送一遍；這個時候Server端僅收到一個鏈接請求，所以能夠正常的創建鏈接。可是，有時候Client端從新發送請求不是由於數據報丟失了，而是有可能數據傳輸過程由於網絡併發量很大在某結點被阻塞了，這種情形下Server端將前後收到2次請求，並持續等待兩個Client請求向他發送數據...問題就在這裏，Cient端實際上只有一次請求，而Server端卻有2個響應，極端的狀況可能因爲Client端屢次從新發送請求數據而致使Server端最後創建了N多個響應在等待，於是形成極大的資源浪費！因此，「三次握手」頗有必要！
爲何要四次揮手？
試想一下，假如如今你是客戶端你想斷開跟Server的全部鏈接該怎麼作？第一步，你本身先中止向Server端發送數據，並等待Server的回覆。但事情尚未完，雖然你自身不往Server發送數據了，可是由於大家以前已經創建好平等的鏈接了，因此此時他也有主動權向你發送數據；故Server端還得終止主動向你發送數據，並等待你的確認。其實，說白了就是保證雙方的一個合約的完整執行！
使用TCP的協議：FTP（文件傳輸協議）、Telnet（遠程登陸協議）、SMTP（簡單郵件傳輸協議）、POP3（和SMTP相對，用於接收郵件）、HTTP協議等。
8. UDP協議
（1）源端口號；
9. DNS協議
10. NAT協議
NAT網絡地址轉換(Network Address Translation)屬接入廣域網(WAN)技術，是一種將私有（保留）地址轉化爲合法IP地址的轉換技術，它被普遍應用於各類類型Internet接入方式和各類類型的網絡中。緣由很簡單，NAT不只完美地解決了lP地址不足的問題，並且還可以有效地避免來自網絡外部的攻擊，隱藏並保護網絡內部的計算機。
11. DHCP協議
DHCP動態主機設置協議（Dynamic Host Configuration Protocol）是一個局域網的網絡協議，使用UDP協議工做，主要有兩個用途：給內部網絡或網絡服務供應商自動分配IP地址，給用戶或者內部網絡管理員做爲對全部計算機做中央管理的手段。
12. HTTP協議
HTTP 協議包括哪些請求？
GET：請求讀取由URL所標誌的信息。
POST：給服務器添加信息（如註釋）。
PUT：在給定的URL下存儲一個文檔。
DELETE：刪除給定的URL所標誌的資源。
HTTP 中， POST 與 GET 的區別
1）Get是從服務器上獲取數據，Post是向服務器傳送數據。
2）Get是把參數數據隊列加到提交表單的Action屬性所指向的URL中，值和表單內各個字段一一對應，在URL中能夠看到。
3）Get傳送的數據量小，不能大於2KB；Post傳送的數據量較大，通常被默認爲不受限制。
4）根據HTTP規範，GET用於信息獲取，並且應該是安全的和冪等的。
I. 所謂 安全的 意味着該操做用於獲取信息而非修改信息。換句話說，GET請求通常不該產生反作用。就是說，它僅僅是獲取資源信息，就像數據庫查詢同樣，不會修改，增長數據，不會影響資源的狀態。
II. 冪等 的意味着對同一URL的多個請求應該返回一樣的結果。
13. 一個舉例
在瀏覽器中輸入 www.baidu.com 後執行的所有過程
如今假設若是咱們在客戶端（客戶端）瀏覽器中輸入http://www.baidu.com,而baidu.com爲要訪問的服務器（服務器），下面詳細分析客戶端爲了訪問服務器而執行的一系列關於協議的操做：
1）客戶端瀏覽器經過DNS解析到www.baidu.com的IP地址220.181.27.48，經過這個IP地址找到客戶端到服務器的路徑。客戶端瀏覽器發起一個HTTP會話到220.161.27.48，而後經過TCP進行封裝數據包，輸入到網絡層。
2）在客戶端的傳輸層，把HTTP會話請求分紅報文段，添加源和目的端口，如服務器使用80端口監聽客戶端的請求，客戶端由系統隨機選擇一個端口如5000，與服務器進行交換，服務器把相應的請求返回給客戶端的5000端口。而後使用IP層的IP地址查找目的端。
3）客戶端的網絡層不用關係應用層或者傳輸層的東西，主要作的是經過查找路由表肯定如何到達服務器，期間可能通過多個路由器，這些都是由路由器來完成的工做，不做過多的描述，無非就是經過查找路由表決定經過那個路徑到達服務器。
4）客戶端的鏈路層，包經過鏈路層發送到路由器，經過鄰居協議查找給定IP地址的MAC地址，而後發送ARP請求查找目的地址，若是獲得迴應後就可使用ARP的請求應答交換的IP數據包如今就能夠傳輸了，而後發送IP數據包到達服務器的地址。