计算机网络基础知识总结.docx
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计算机网络基础知识总结
计算机网络根底知识总结
计算机网络学习的核心内容就是网络协议的学习。
网络协议是为计算机网络中进展数据交换而建立的规那么、标准或者说是约定的集合。
下面是为大家带来的计算机网络根底知识总结，欢迎阅读。
为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信，以便在更大的范围内建立计算机网络，国际标准化组织（ISO）在1978年提出了“开放系统互联参考模型”，即著名的OSI/RM模型（OpenSystemInterconnection/ReferenceModel）。
它将计算机网络体系构造的通信协议划分为七层，自下而上依次为：
物理层（PhysicsLayer）、数据链路层（DataLinkLayer）、网络层（NetworkLayer）、传输层（TransportLayer）、会话层（SessionLayer）、表示层（PresentationLayer）、应用层（ApplicationLayer）。
其中第四层完成数据传送效劳，上面三层面向用户。
除了标准的OSI七层模型以外，常见的网络层次划分还有TCP/IP四层协议以及TCP/IP五层协议，它们之间的对应关系如以下图所示：
TCP/IP协议毫无疑问是互联网的根底协议，没有它就根本不可能上网，任何和互联网有关的操作都离不开TCP/IP协议。
不管是OSI七层模型还是TCP/IP的四层、五层模型，每一层中都要自己的专属协议，完成自己相应的工作以及与上下层级之间进展沟通。
由于OSI七层模型为网络的标准层次划分，所以我们以OSI七层模型为例从下向上进展一一介绍。
激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。
该层为上层协议提供了一个传输数据的可靠的物理媒体。
简单的说，物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。
物理层记住两个重要的设备名称，中继器（Repeater，也叫放大器）和集线器。
数据链路层在物理层提供的效劳的根底上向网络层提供效劳，其最根本的效劳是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。
为到达这一目的，数据链路必须具备一系列相应的功能，主要有：
如何将数据组合成数据块，在数据链路层中称这种数据块为帧（frame），帧是数据链路层的传送单位;如何控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理传输过失，如何调节发送速率以使与接收方相匹配;以及在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放的管理。
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。
该层的作用包括：
物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。
有关数据链路层的重要知识点：
1>数据链路层为网络层提供可靠的数据传输;
2>根本数据单位为帧;
3>主要的协议：
以太网协议;
4>两个重要设备名称：
网桥和交换机。
网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送，详细功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。
它提供的效劳使传输层不需要了解网络中的数据传输和交换技术。
如果您想用尽量少的词来记住网络层，那就是“路径选择、路由及逻辑寻址”。
网络层中涉及众多的协议，其中包括最重要的协议，也是TCP/IP的核心协议——IP协议。
IP协议非常简单，仅仅提供不可靠、无连接的传送效劳。
IP协议的主要功能有：
无连接数据报传输、数据报路由选择和过失控制。
与IP协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP。
详细的协议我们会在接下来的部分进展总结，有关网络层的重点为：
1>网络层负责对子网间的数据包进展路由选择。
此外，网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能;
2>根本数据单位为IP数据报;
3>包含的主要协议：
IP协议（InterProtocol，因特网互联协议）;
ICMP协议（InterControlMessageProtocol，因特网控制报文协议）;
ARP协议（AddressResolutionProtocol，地址解析协议）;
RARP协议（ReverseAddressResolutionProtocol，逆地址解析协议）。
4>重要的设备：
路由器。
第一个端到端，即主机到主机的层次。
传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。
此外，传输层还要处理端到端的过失控制和流量控制问题。
传输层的任务是根据通信子网的特性，最正确的利用网络资源，为两个端系统的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责端到端的可靠数据传输。
在这一层，信息传送的协议数据单元称为段或报文。
网络层只是根据网络地址将源结点发出的数据包传送到目的结点，而传输层那么负责将数据可靠地传送到相应的端口。
有关网络层的重点：
1>传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输以及端到端的过失控制和流量控制问题;
2>包含的主要协议：
TCP协议（TransmissionControlProtocol，传输控制协议）、UDP协议（UserDatagramProtocol，用户数据报协议）;
3>重要设备：
网关。
会话层管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、终止进程之间的会话。
会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。
表示层对上层数据或信息进展变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。
表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。
为操作系统或网络应用程序提供访问网络效劳的接口。
会话层、表示层和应用层重点：
1>数据传输根本单位为报文;
2>包含的主要协议：
FTP（文件传送协议）、Tel（远程协议）、DNS（域名解析协议）、SMTP（邮件传送协议），POP3协议（邮局协议），协议（HyperTextTransferProtocol）。
IP地址由网络号（包括子网号）和主机号组成，网络地址的主机号为全0，网络地址代表着整个网络。
播送地址通常称为直接播送地址，是为了区分受限播送地址。
播送地址与网络地址的主机号正好相反，播送地址中，主机号为全1。
当向某个网络的播送地址发送消息时，该网络内的所有主机都能收到该播送消息。
D类地址就是组播地址。
先回忆下A，B，C，D类地址吧：
A类地址以00开头，第一个字节作为网络号，地址范围为：
0.0.0.0~127.255.255.255;
B类地址以10开头，前两个字节作为网络号，地址范围是：
128.0.0.0~191.255.255.255;
C类地址以110开头，前三个字节作为网络号，地址范围是：
192.0.0.0~223.255.255.255。
D类地址以1110开头，地址范围是224.0.0.0~239.255.255.255，D类地址作为组播地址（一对多的通信）;
E类地址以1111开头，地址范围是240.0.0.0~255.255.255.255，E类地址为保存地址，供以后使用。
注：
只有A,B,C有网络号和主机号之分，D类地址和E类地址没有划分网络号和主机号。
该IP地址指的是受限的播送地址。
受限播送地址与一般播送地址（直接播送地址）的区别在于，受限播送地址只能用于本地网络，路由器不会转发以受限播送地址为目的地址的分组;一般播送地址既可在本地播送，也可跨网段播送。
例如：
主机192.168.1.1/30上的直接播送数据包后，另外一个网段192.168.1.5/30也能收到该数据报;假设发送受限播送数据报，那么不能收到。
注：
一般的播送地址（直接播送地址）能够通过某些路由器（当然不是所有的路由器），而受限的播送地址不能通过路由器。
常用于寻找自己的IP地址，例如在我们的RARP，BOOTP和DHCP协议中，假设某个IP地址的无盘机想要知道自己的IP地址，它就以255.255.255.255为目的地址，向本地范围（详细而言是被各个路由器屏蔽的范围内）的效劳器发送IP请求分组。
127.0.0.0/8被用作回环地址，回环地址表示本机的地址，常用于对本机的测试，用的最多的是127.0.0.1。
私有地址（privateaddress）也叫专用地址，它们不会在全球使用，只具有本地意义。
A类私有地址：
10.0.0.0/8，范围是：
10.0.0.0~10.255.255.255
B类私有地址：
172.16.0.0/12，范围是：
172.16.0.0~172.31.255.255
C类私有地址：
192.168.0.0/16，范围是：
192.168.0.0~192.168.255.255
随着互连网应用的不断扩大，原先的IPv4的弊端也逐渐暴露出来，即网络号占位太多，而主机号位太少，所以其能提供的主机地址也越来越稀缺，目前除了使用NAT在企业内部利用保存地址自行分配以外，通常都对一个高类别的IP地址进展再划分，以形成多个子网，提供应不同规模的用户群使用。
这里主要是为了在网络分段情况下有效地利用IP地址，通过对主机号的高位部分取作为子网号，从通常的网络位界限中扩展或压缩子网掩码，用来创立某类地址的更多子网。
但创立更多的子网时，在每个子网上的可用主机地址数目会比原先减少。
子网掩码是标志两个IP地址是否同属于一个子网的，也是32位二进制地址，其每一个为1代表该位是网络位，为0代表主机位。
它和IP地址一样也是使用点式十进制来表示的。
如果两个IP地址在子网掩码的按位与的计算下所得结果相同，即说明它们共属于同一子网中。
在计算子网掩码时，我们要注意IP地址中的保存地址，即“0”地址和播送地址，它们是指主机地址或网络地址全为“0”或“1”时的IP地址，它们代表着本网络地址和播送地址，一般是不能被计算在内的。
对于无须再划分成子网的IP地址来说，其子网掩码非常简单，即按照其定义即可写出：
如某B类IP地址为10.12.3.0，无须再分割子网，那么该IP地址的子网掩码255.255.0.0。
如果它是一个C类地址，那么其子网掩码为255.255.255.0。
其它类推，不再详述。
下面我们关键要介绍的是一个IP地址，还需要将其高位主机位再作为划分出的子网网络号，剩下的是每个子网的主机号，这时该如何进展每个子网的掩码计算。
下面总结一下有关子网掩码和网络划分常见的面试考题：
在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目，以及每个子网内的所需主机数目。
（1）将子网数目转化为二进制来表示;
如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网：
27=11011;
（2）取得该二进制的位数，为N;
该二进制为五位数，N=5
（3）取得该IP地址的类子网掩码，将其主机地址部分的的前N位置1即得出该IP地址划分子网的子网掩码。
将B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址前5位置1，得到255.255.248.0
如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成假设干子网，每个子网内有主机700台：
（1）将主机数目转化为二进制来表示;
700=1010111100;
（2）如果主机数小于或等于254（注意去掉保存的两个IP地址），那么取得该主机的二进制位数，为N，这里肯定N<8。
如果大于254，那么N>8，这就是说主机地址将占据不止8位;
该二进制为十位数，N=10;
（3）使用255.255.255.255来将该类IP地址的主机地址位数全部置1，然后从后向前的将N位全部置为0，即为子网掩码值。
将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全部置1，得到255.255.255.255，然后再从后向前将后10位置0,即为：
11111111.11111111.11111100.00000000，即255.255.252.0。
这就是该欲划分成主机为700台的B类IP地址168.195.0.0的子网掩码。
比方一个子网有10台主机，那么对于这个子网需要的IP地址是：
10+1+1+1=13
注意：
加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址，接着的两个1分别是指网络地址和播送地址。
因为13小于16（16等于2的4次方），所以主机位为4位。
而256-16=240，所以该子网掩码为255.255.255.240。
如果一个子网有14台主机，不少人常犯的错误是：
依然分配具有16个地址空间的子网，而忘记了给网关分配地址。
这样就错误了，因为14+1+1+1=17，17大于16，所以我们只能分配具有32个地址（32等于2的5次方）空间的子网。
这时子网掩码为：
255.255.255.224。
地址解析协议，即ARP（AddressResolutionProtocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。
主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求播送到网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址;收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保存一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。
地址解析协议是建立在网络中各个主机互相信任的根底上的，网络上的主机可以自主发送ARP应答消息，其他主机收到应答报文时不会检测该报文的真实性就会将其记入本机ARP缓存;由此攻击者就可以向某一主机发送伪ARP应答报文，使其发送的信息无法到达预期的主机或到达错误的主机，这就构成了一个ARP欺骗。
ARP命令可用于查询本机ARP缓存中IP地址和MAC地址的对应关系、添加或删除静态对应关系等。
主机A的IP地址为192.168.1.1，MAC地址为0A-11-22-33-44-01;
主机B的IP地址为192.168.1.2，MAC地址为0A-11-22-33-44-02;
当主机A要与主机B通信时，地址解析协议可以将主机B的IP地址（192.168.1.2）解析成主机B的MAC地址，以下为工作流程：
（1）根据主机A上的路由表内容，IP确定用于访问主机B的转发IP地址是192.168.1.2。
然后A主机在自己的本地ARP缓存中检查主机B的匹配MAC地址。
（2）如果主机A在ARP缓存中没有找到映射，它将询问192.168.1.2的硬件地址，从而将ARP请求帧播送到本地网络上的所有主机。
源主机A的IP地址和MAC地址都包括在ARP请求中。
本地网络上的每台主机都接收到ARP请求并且检查是否与自己的IP地址匹配。
如果主机发现请求的IP地址与自己的IP地址不匹配，它将丢弃ARP请求。
（3）主机B确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配，那么将主机A的IP地址和MAC地址映射添加到本地ARP缓存中。
（4）主机B将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回主机A。
（5）当主机A收到从主机B发来的ARP回复消息时，会用主机B的IP和MAC地址映射更新ARP缓存。
本机缓存是有生存期的，生存期完毕后，将再次重复上面的过程。
主机B的MAC地址一旦确定，主机A就能向主机B发送IP通信了。
逆地址解析协议，即RARP，功能和ARP协议相对，其将局域网中某个主机的物理地址转换为IP地址，比方局域网中有一台主机只知道物理地址而不知道IP地址，那么可以通过RARP协议发出征求自身IP地址的播送请求，然后由RARP效劳器负责答复。
（1）给主机发送一个本地的RARP播送，在此播送包中，声明自己的MAC地址并且请求任何收到此请求的RARP效劳器分配一个IP地址;
（2）本地网段上的RARP效劳器收到此请求后，检查其RARP列表，查找该MAC地址对应的IP地址;
（3）如果存在，RARP效劳器就给源主机发送一个响应数据包并将此IP地址提供应对方主机使用;
（4）如果不存在，RARP效劳器对此不做任何的响应;
（5）源主机收到从RARP效劳器的响应信息，就利用得到的IP地址进展通讯;如果一直没有收到RARP效劳器的响应信息，表示初始化失败。
常见的路由选择协议有：
RIP协议、OSPF协议。
RIP协议：
底层是贝尔曼福特算法，它选择路由的度量标准（metric）是跳数，最大跳数是15跳，如果大于15跳，它就会丢弃数据包。
OSPF协议：
OpenShortestPathFirst开放式最短路径优先，底层是迪杰斯特拉算法，是链路状态路由选择协议，它选择路由的度量标准是带宽，延迟。
TCP/IP协议是Inter最根本的协议、Inter国际互联网络的根底，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。
通俗而言：
TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据平安正确地传输到目的地。
而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。
IP层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层---TCP或UDP层;相反，IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。
IP数据包是不可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是否按顺序发送的或者有没有被破坏，IP数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）。
TCP是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接，通讯完成时要撤除连接，由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯。
TCP提供的是一种可靠的数据流效劳，采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。
TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进展流量控制，所谓窗口实际表示接收能力，用以限制发送方的发送速度。
注：
seq:
"sequance"序列号;ack:
"acknowledge"确认号;SYN:
"synchronize"请求同步标志;;ACK:
"acknowledge"确认标志";FIN：
"Finally"完毕标志。
TCP连接建立过程：
首先Client端发送连接请求报文，Server段承受连接后回复ACK报文，并为这次连接分配资源。
Client端接收到ACK报文后也向Server段发生ACK报文，并分配资源，这样TCP连接就建立了。
TCP连接断开过程：
假设Client端发起中断连接请求，也就是发送FIN报文。
Server端接到FIN报文后，意思是说"我Client端没有数据要发给你了"，但是如果你还有数据没有发送完成，那么不必急着关闭Socket，可以继续发送数据。
所以你先发送ACK，"告诉Client端，你的请求我收到了，但是我还没准备好，请继续你等我的消息"。
这个时候Client端就进入FINWAIT状态，继续等待Server端的FIN报文。
当Server端确定数据已发送完成，那么向Client端发送FIN报文，"告诉Client端，好了，我这边数据发完了，准备好关闭连接了"。
Client端收到FIN报文后，"就知道可以关闭连接了，但是他还是不相信网络，怕Server端不知道要关闭，所以发送ACK后进入TIMEWAIT状态，如果Server端没有收到ACK那么可以重传。
“，Server端收到ACK后，"就知道可以断开连接了"。
Client端等待了2MSL后依然没有收到回复，那么证明Server端已正常关闭，那好，我Client端也可以关闭连接了。
Ok，TCP连接就这样关闭了!
在只有两次“握手”的情形下，假设Client想跟Server建立连接，但是却因为中途连接请求的数据报丧失了，故Client端不得不重新发送一遍;这个时候Server端仅收到一个连接请求，因此可以正常的建立连接。
但是，有时候Client端重新发送请求不是因为数据报丧失了，而是有可能数据传输过程因为网络并发量很大在某结点被阻塞了，这种情形下Server端将先后收到2次请求，并持续等待两个Client请求向他发送数据...问题就在这里，Cient端实际上只有一次请求，而Server端却有2个响应，极端的情况可能由于Client端屡次重新发送请求数据而导致Server端最后建立了N多个响应在等待，因而造成极大的资源浪费!
所以，“三次握手”很有必要!
试想一下，假设现在你是客户端你想断开跟Server的所有连接该怎么做?
第一步，你自己先停顿向Server端发送数据，并等待Server的回复。
但事情还没有完，虽然你自身不往Server发送数据了，但是因为你们之前已经建立好平等的连接了，所以此时他也有主动权向你发送数据;故Server端还得终止主动向你发送数据，并等待你确实认。
其实，说白了就是保证双方的一个合约的完整执行!
使用TCP的协议：
FTP（文件传输协议）、Tel（远程协议）、SMTP（简单邮件传输协议）、POP3（和SMTP相对，用于接收邮件）、协议等。
UDP用户数据报协议，是面向无连接的通讯协议，UDP数据包括目的端口号和源端口号信息，由于通讯不需要连接，所以可以实现播送发送。
UDP通讯时不需要接收方确认，属于不可靠的传输，可能会出现丢包现象，实际应用中要求程序员编程验证。
UDP与TCP位于同一层，但它不管数据包的顺序、错误或重发。
因此，UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的效劳，UDP主要用于那些面向查询---应答的效劳，例如NFS。
相对于FTP或Tel，这些效劳需要交换的信息量较小。
每个UDP报文分UDP报头和UDP数据区两部分。
报头由四个16位长（2字节）字段组成，分别说明该报文的源端口、目的端口、报文长度以及校验值。
UDP报头由4个域组成，其中每个域各占用2个字节，详细如下：
（1）源端口号;
（2）目标端口号;
（3）数据报长度;
（4）校验值。
使用UDP协议包括：
TFTP（简单文件传输协议）、SNMP（简单网络管理协议）、DNS（域名解析协议）、NFS、BOOTP。
TCP与UDP的区别：
TCP是面向连接的，可靠的字节流效劳;UDP是面向无连接的，不可靠的数据报效劳。
DNS是域名系统（DomainNameSystem）的缩写，该系统用于命名组织到域层次构造中的计算机和网络效劳，可以简单地理解为将URL转换为IP地址。
域名是由圆点分开一串单词或缩写组成的，每一个域名都对应一个惟一的IP地址，在Inter上域名与IP地址之间是一一对应的，DNS就是进展域名解析的效劳器。
DNS命名用于Inter等TCP/IP网络中，通过用户友好的名称查找计算机和效劳。
NAT网络地址转换（NetworkAddressTranslation）属接入广域网（WAN）技术，是一种将私有（保存）地址转化为合法IP地址的转换技术，它被广泛应用于各种类型Inter接入方式和各种类型的网络中。
原因很简单，NAT不仅完美地解决了lP地址缺乏的问题，而且还能够有效地防止网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。
DHCP动态主机设置协议（DynamicHostConfigurationProtocol）是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，主要有两个用途：
给内部网络或网络效劳供应商自动分配IP地址，给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。
超文本传输协议（，HyperTextTransferProtocol）是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。
所有的文件都必须遵守这个标准。
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