A. 計算機網路知識點
一、計算機網路概述
1.1 計算機網路的分類
按照網路的作用范圍:廣域網(WAN)、城域網(MAN)、區域網(LAN);
按照網路使用者:公用網路、專用網路。
1.2 計算機網路的層次結構
TCP/IP四層模型與OSI體系結構對比:
1.3 層次結構設計的基本原則
各層之間是相互獨立的;
每一層需要有足夠的靈活性;
各層之間完全解耦。
1.4 計算機網路的性能指標
速率:bps=bit/s 時延:發送時延、傳播時延、排隊時延、處理時延 往返時間RTT:數據報文在端到端通信中的來回一次的時間。
二、物理層
物理層的作用:連接不同的物理設備,傳輸比特流。該層為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種物理媒體上傳輸。
物理層設備:
中繼器【Repeater,也叫放大器】:同一區域網的再生信號;兩埠的網段必須同一協議;5-4-3規程:10BASE-5乙太網中,最多串聯4個中繼器,5段中只能有3個連接主機;
集線器:同一區域網的再生、放大信號(多埠的中繼器);半雙工,不能隔離沖突域也不能隔離廣播域。
信道的基本概念:信道是往一個方向傳輸信息的媒體,一條通信電路包含一個發送信道和一個接受信道。
單工通信信道:只能一個方向通信,沒有反方向反饋的信道;
半雙工通信信道:雙方都可以發送和接受信息,但不能同時發送也不能同時接收;
全雙工通信信道:雙方都可以同時發送和接收。
三、數據鏈路層
3.1 數據鏈路層概述
數據鏈路層在物理層提供的服務的基礎上向網路層提供服務,其最基本的服務是將源自網路層來的數據可靠地傳輸到相鄰節點的目標機網路層。數據鏈路層在不可靠的物理介質上提供可靠的傳輸。
該層的作用包括: 物理地址定址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發 等。
有關數據鏈路層的重要知識點:
數據鏈路層為網路層提供可靠的數據傳輸;
基本數據單位為幀;
主要的協議:乙太網協議;
兩個重要設備名稱:網橋和交換機。
封裝成幀:「幀」是 數據鏈路層 數據的基本單位:
透明傳輸:「透明」是指即使控制字元在幀數據中,但是要當做不存在去處理。即在控制字元前加上轉義字元ESC。
3.2 數據鏈路層的差錯監測
差錯檢測:奇偶校驗碼、循環冗餘校驗碼CRC
奇偶校驗碼–局限性:當出錯兩位時,檢測不到錯誤。
循環冗餘檢驗碼:根據傳輸或保存的數據而產生固定位數校驗碼。
3.3 最大傳輸單元MTU
最大傳輸單元MTU(Maximum Transmission Unit),數據鏈路層的數據幀不是無限大的,數據幀長度受MTU限制.
路徑MTU:由鏈路中MTU的最小值決定。
3.4 乙太網協議詳解
MAC地址:每一個設備都擁有唯一的MAC地址,共48位,使用十六進製表示。
乙太網協議:是一種使用廣泛的區域網技術,是一種應用於數據鏈路層的協議,使用乙太網可以完成相鄰設備的數據幀傳輸:
區域網分類:
Ethernet乙太網IEEE802.3:
乙太網第一個廣泛部署的高速區域網
乙太網數據速率快
乙太網硬體價格便宜,網路造價成本低
乙太網幀結構:
類型:標識上層協議(2位元組)
目的地址和源地址:MAC地址(每個6位元組)
數據:封裝的上層協議的分組(46~1500位元組)
CRC:循環冗餘碼(4位元組)
乙太網最短幀:乙太網幀最短64位元組;乙太網幀除了數據部分18位元組;數據最短46位元組;
MAC地址(物理地址、區域網地址)
MAC地址長度為6位元組,48位;
MAC地址具有唯一性,每個網路適配器對應一個MAC地址;
通常採用十六進製表示法,每個位元組表示一個十六進制數,用 - 或 : 連接起來;
MAC廣播地址:FF-FF-FF-FF-FF-FF。
四、網路層
網路層的目的是實現兩個端系統之間的數據透明傳送,具體功能包括定址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。數據交換技術是報文交換(基本上被分組所替代):採用儲存轉發方式,數據交換單位是報文。
網路層中涉及眾多的協議,其中包括最重要的協議,也是TCP/IP的核心協議——IP協議。IP協議非常簡單,僅僅提供不可靠、無連接的傳送服務。IP協議的主要功能有:無連接數據報傳輸、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、網際網路報文協議ICMP、網際網路組管理協議IGMP。具體的協議我們會在接下來的部分進行總結,有關網路層的重點為:
1、網路層負責對子網間的數據包進行路由選擇。此外,網路層還可以實現擁塞控制、網際互連等功能;
2、基本數據單位為IP數據報;
3、包含的主要協議:
IP協議(Internet Protocol,網際網路互聯協議);
ICMP協議(Internet Control Message Protocol,網際網路控制報文協議);
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。
路由器相關協議
4.1 IP協議詳解
IP網際協議是 Internet 網路層最核心的協議。虛擬互聯網路的產生:實際的計算機網路錯綜復雜;物理設備通過使用IP協議,屏蔽了物理網路之間的差異;當網路中主機使用IP協議連接時,無需關注網路細節,於是形成了虛擬網路。
IP協議使得復雜的實際網路變為一個虛擬互聯的網路;並且解決了在虛擬網路中數據報傳輸路徑的問題。
其中,版本指IP協議的版本,佔4位,如IPv4和IPv6;首部位長度表示IP首部長度,佔4位,最大數值位15;總長度表示IP數據報總長度,佔16位,最大數值位65535;TTL表示IP數據報文在網路中的壽命,佔8位;協議表明IP數據所攜帶的具體數據是什麼協議的,如TCP、UDP。
4.2 IP協議的轉發流程
4.3 IP地址的子網劃分
A類(8網路號+24主機號)、B類(16網路號+16主機號)、C類(24網路號+8主機號)可以用於標識網路中的主機或路由器,D類地址作為組廣播地址,E類是地址保留。
4.4 網路地址轉換NAT技術
用於多個主機通過一個公有IP訪問訪問互聯網的私有網路中,減緩了IP地址的消耗,但是增加了網路通信的復雜度。
NAT 工作原理:
從內網出去的IP數據報,將其IP地址替換為NAT伺服器擁有的合法的公共IP地址,並將替換關系記錄到NAT轉換表中;
從公共互聯網返回的IP數據報,依據其目的的IP地址檢索NAT轉換表,並利用檢索到的內部私有IP地址替換目的IP地址,然後將IP數據報轉發到內部網路。
4.5 ARP協議與RARP協議
地址解析協議 ARP(Address Resolution Protocol):為網卡(網路適配器)的IP地址到對應的硬體地址提供動態映射。可以把網路層32位地址轉化為數據鏈路層MAC48位地址。
ARP 是即插即用的,一個ARP表是自動建立的,不需要系統管理員來配置。
RARP(Reverse Address Resolution Protocol)協議指逆地址解析協議,可以把數據鏈路層MAC48位地址轉化為網路層32位地址。
4.6 ICMP協議詳解
網際控制報文協議(Internet Control Message Protocol),可以報告錯誤信息或者異常情況,ICMP報文封裝在IP數據報當中。
ICMP協議的應用:
Ping應用:網路故障的排查;
Traceroute應用:可以探測IP數據報在網路中走過的路徑。
4.7網路層的路由概述
關於路由演算法的要求:正確的完整的、在計算上應該盡可能是簡單的、可以適應網路中的變化、穩定的公平的。
自治系統AS: 指處於一個管理機構下的網路設備群,AS內部網路自治管理,對外提供一個或多個出入口,其中自治系統內部的路由協議為內部網關協議,如RIP、OSPF等;自治系統外部的路由協議為外部網關協議,如BGP。
靜態路由: 人工配置,難度和復雜度高;
動態路由:
鏈路狀態路由選擇演算法LS:向所有隔壁路由發送信息收斂快;全局式路由選擇演算法,每個路由器計算路由時,需構建整個網路拓撲圖;利用Dijkstra演算法求源端到目的端網路的最短路徑;Dijkstra(迪傑斯特拉)演算法
距離-向量路由選擇演算法DV:向所有隔壁路由發送信息收斂慢、會存在迴路;基礎是Bellman-Ford方程(簡稱B-F方程);
4.8 內部網關路由協議之RIP協議
路由信息協議 RIP(Routing Information Protocol)【應用層】,基於距離-向量的路由選擇演算法,較小的AS(自治系統),適合小型網路;RIP報文,封裝進UDP數據報。
RIP協議特性:
RIP在度量路徑時採用的是跳數(每個路由器維護自身到其他每個路由器的距離記錄);
RIP的費用定義在源路由器和目的子網之間;
RIP被限制的網路直徑不超過15跳;
和隔壁交換所有的信息,30主動一次(廣播)。
4.9 內部網關路由協議之OSPF協議
開放最短路徑優先協議 OSPF(Open Shortest Path First)【網路層】,基於鏈路狀態的路由選擇演算法(即Dijkstra演算法),較大規模的AS ,適合大型網路,直接封裝在IP數據報傳輸。
OSPF協議優點:
安全;
支持多條相同費用路徑;
支持區別化費用度量;
支持單播路由和多播路由;
分層路由。
RIP與OSPF的對比(路由演算法決定其性質):
4.10外部網關路由協議之BGP協議
BGP(Border Gateway Protocol)邊際網關協議【應用層】:是運行在AS之間的一種協議,尋找一條好路由:首次交換全部信息,以後只交換變化的部分,BGP封裝進TCP報文段.
五、傳輸層
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。
傳輸層的任務是根據通信子網的特性,最佳的利用網路資源,為兩個端系統的會話層之間,提供建立、維護和取消傳輸連接的功能,負責端到端的可靠數據傳輸。在這一層,信息傳送的協議數據單元稱為段或報文。
網路層只是根據網路地址將源結點發出的數據包傳送到目的結點,而傳輸層則負責將數據可靠地傳送到相應的埠。
有關網路層的重點:
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以及端到端的差錯控制和流量控制問題;
包含的主要協議:TCP協議(Transmission Control Protocol,傳輸控制協議)、UDP協議(User Datagram Protocol,用戶數據報協議);
重要設備:網關。
5.1 UDP協議詳解
UDP(User Datagram Protocol: 用戶數據報協議),是一個非常簡單的協議。
UDP協議的特點:
UDP是無連接協議;
UDP不能保證可靠的交付數據;
UDP是面向報文傳輸的;
UDP沒有擁塞控制;
UDP首部開銷很小。
UDP數據報結構:
首部:8B,四欄位/2B【源埠 | 目的埠 | UDP長度 | 校驗和】 數據欄位:應用數據
5.2 TCP協議詳解
TCP(Transmission Control Protocol: 傳輸控制協議),是計算機網路中非常復雜的一個協議。
TCP協議的功能:
對應用層報文進行分段和重組;
面向應用層實現復用與分解;
實現端到端的流量控制;
擁塞控制;
傳輸層定址;
對收到的報文進行差錯檢測(首部和數據部分都檢錯);
實現進程間的端到端可靠數據傳輸控制。
TCP協議的特點:
TCP是面向連接的協議;
TCP是面向位元組流的協議;
TCP的一個連接有兩端,即點對點通信;
TCP提供可靠的傳輸服務;
TCP協議提供全雙工通信(每條TCP連接只能一對一);
5.2.1 TCP報文段結構:
最大報文段長度:報文段中封裝的應用層數據的最大長度。
TCP首部:
序號欄位:TCP的序號是對每個應用層數據的每個位元組進行編號
確認序號欄位:期望從對方接收數據的位元組序號,即該序號對應的位元組尚未收到。用ack_seq標識;
TCP段的首部長度最短是20B ,最長為60位元組。但是長度必須為4B的整數倍
TCP標記的作用:
5.3 可靠傳輸的基本原理
基本原理:
不可靠傳輸信道在數據傳輸中可能發生的情況:比特差錯、亂序、重傳、丟失
基於不可靠信道實現可靠數據傳輸採取的措施:
差錯檢測:利用編碼實現數據包傳輸過程中的比特差錯檢測 確認:接收方向發送方反饋接收狀態 重傳:發送方重新發送接收方沒有正確接收的數據 序號:確保數據按序提交 計時器:解決數據丟失問題;
停止等待協議:是最簡單的可靠傳輸協議,但是該協議對信道的利用率不高。
連續ARQ(Automatic Repeat reQuest:自動重傳請求)協議:滑動窗口+累計確認,大幅提高了信道的利用率。
5.3.1TCP協議的可靠傳輸
基於連續ARQ協議,在某些情況下,重傳的效率並不高,會重復傳輸部分已經成功接收的位元組。
5.3.2 TCP協議的流量控制
流量控制:讓發送方發送速率不要太快,TCP協議使用滑動窗口實現流量控制。
5.4 TCP協議的擁塞控制
擁塞控制與流量控制的區別:流量控制考慮點對點的通信量的控制,而擁塞控制考慮整個網路,是全局性的考慮。擁塞控制的方法:慢啟動演算法+擁塞避免演算法。
慢開始和擁塞避免:
【慢開始】擁塞窗口從1指數增長;
到達閾值時進入【擁塞避免】,變成+1增長;
【超時】,閾值變為當前cwnd的一半(不能<2);
再從【慢開始】,擁塞窗口從1指數增長。
快重傳和快恢復:
發送方連續收到3個冗餘ACK,執行【快重傳】,不必等計時器超時;
執行【快恢復】,閾值變為當前cwnd的一半(不能<2),並從此新的ssthresh點進入【擁塞避免】。
5.5 TCP連接的三次握手(重要)
TCP三次握手使用指令:
面試常客:為什麼需要三次握手?
第一次握手:客戶發送請求,此時伺服器知道客戶能發;
第二次握手:伺服器發送確認,此時客戶知道伺服器能發能收;
第三次握手:客戶發送確認,此時伺服器知道客戶能收。
建立連接(三次握手):
第一次: 客戶向伺服器發送連接請求段,建立連接請求控制段(SYN=1),表示傳輸的報文段的第一個數據位元組的序列號是x,此序列號代表整個報文段的序號(seq=x);客戶端進入 SYN_SEND (同步發送狀態);
第二次: 伺服器發回確認報文段,同意建立新連接的確認段(SYN=1),確認序號欄位有效(ACK=1),伺服器告訴客戶端報文段序號是y(seq=y),表示伺服器已經收到客戶端序號為x的報文段,准備接受客戶端序列號為x+1的報文段(ack_seq=x+1);伺服器由LISTEN進入SYN_RCVD (同步收到狀態);
第三次: 客戶對伺服器的同一連接進行確認.確認序號欄位有效(ACK=1),客戶此次的報文段的序列號是x+1(seq=x+1),客戶期望接受伺服器序列號為y+1的報文段(ack_seq=y+1);當客戶發送ack時,客戶端進入ESTABLISHED 狀態;當服務收到客戶發送的ack後,也進入ESTABLISHED狀態;第三次握手可攜帶數據;
5.6 TCP連接的四次揮手(重要)
釋放連接(四次揮手)
第一次: 客戶向伺服器發送釋放連接報文段,發送端數據發送完畢,請求釋放連接(FIN=1),傳輸的第一個數據位元組的序號是x(seq=x);客戶端狀態由ESTABLISHED進入FIN_WAIT_1(終止等待1狀態);
第二次: 伺服器向客戶發送確認段,確認字型大小段有效(ACK=1),伺服器傳輸的數據序號是y(seq=y),伺服器期望接收客戶數據序號為x+1(ack_seq=x+1);伺服器狀態由ESTABLISHED進入CLOSE_WAIT(關閉等待);客戶端收到ACK段後,由FIN_WAIT_1進入FIN_WAIT_2;
第三次: 伺服器向客戶發送釋放連接報文段,請求釋放連接(FIN=1),確認字型大小段有效(ACK=1),表示伺服器期望接收客戶數據序號為x+1(ack_seq=x+1);表示自己傳輸的第一個位元組序號是y+1(seq=y+1);伺服器狀態由CLOSE_WAIT 進入 LAST_ACK (最後確認狀態);
第四次: 客戶向伺服器發送確認段,確認字型大小段有效(ACK=1),表示客戶傳輸的數據序號是x+1(seq=x+1),表示客戶期望接收伺服器數據序號為y+1+1(ack_seq=y+1+1);客戶端狀態由FIN_WAIT_2進入TIME_WAIT,等待2MSL時間,進入CLOSED狀態;伺服器在收到最後一次ACK後,由LAST_ACK進入CLOSED;
為什麼需要等待2MSL?
最後一個報文沒有確認;
確保發送方的ACK可以到達接收方;
2MSL時間內沒有收到,則接收方會重發;
確保當前連接的所有報文都已經過期。
六、應用層
為操作系統或網路應用程序提供訪問網路服務的介面。應用層重點:
數據傳輸基本單位為報文;
包含的主要協議:FTP(文件傳送協議)、Telnet(遠程登錄協議)、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)。
6.1 DNS詳解
DNS(Domain Name System:域名系統)【C/S,UDP,埠53】:解決IP地址復雜難以記憶的問題,存儲並完成自己所管轄范圍內主機的 域名 到 IP 地址的映射。
域名解析的順序:
【1】瀏覽器緩存,
【2】找本機的hosts文件,
【3】路由緩存,
【4】找DNS伺服器(本地域名、頂級域名、根域名)->迭代解析、遞歸查詢。
IP—>DNS服務—>便於記憶的域名
域名由點、字母和數字組成,分為頂級域(com,cn,net,gov,org)、二級域(,taobao,qq,alibaba)、三級域(www)(12-2-0852)
6.2 DHCP協議詳解
DHCP(Dynamic Configuration Protocol:動態主機設置協議):是一個區域網協議,是應用UDP協議的應用層協議。作用:為臨時接入區域網的用戶自動分配IP地址。
6.3 HTTP協議詳解
文件傳輸協議(FTP):控制連接(埠21):傳輸控制信息(連接、傳輸請求),以7位ASCII碼的格式。整個會話期間一直打開。
HTTP(HyperText Transfer Protocol:超文本傳輸協議)【TCP,埠80】:是可靠的數據傳輸協議,瀏覽器向伺服器發收報文前,先建立TCP連接,HTTP使用TCP連接方式(HTTP自身無連接)。
HTTP請求報文方式:
GET:請求指定的頁面信息,並返回實體主體;
POST:向指定資源提交數據進行處理請求;
DELETE:請求伺服器刪除指定的頁面;
HEAD:請求讀取URL標識的信息的首部,只返回報文頭;
OPETION:請求一些選項的信息;
PUT:在指明的URL下存儲一個文檔。
6.3.1 HTTP工作的結構
6.3.2 HTTPS協議詳解
HTTPS(Secure)是安全的HTTP協議,埠號443。基於HTTP協議,通過SSL或TLS提供加密處理數據、驗證對方身份以及數據完整性保護
原文地址:https://blog.csdn.net/Royalic/article/details/119985591
B. 誰幫我總結一下計算機網路中各層的協議及協議詳細內容 不勝感激
1.數據鏈路層 它控制網路層與物理層之間的通信。它的主要功能是如何在不可靠的物理線路上進行數據的可靠傳遞。協議有:SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼 2.網路層 其主要功能是將網路地址翻譯成對應的物理地址,並決定如何將數據從發送方路由到接收方。 協議有: IP。 IPX 3.傳輸層 主要是將從下層接收的數據進行分段進行傳輸 協議有: TCP 。UDP 4.應用側 它由若干個特定應用服務元素(SASE)和一個或多個公用應用服務元素(CASE)組成。每個SASE提供特定的應用服務 協議有 :DNS HTTP FTP Telnet SMTP RIP NFS
C. 計算機網路知識點總結
計算機網路知識點總結
計算機網路使微機用戶也能夠分享到大型機的功能特性,充分體現了網路系統的“群體”優勢,能節省投資和降低成本。下面是我整理的關於計算機網路知識點總結,歡迎大家參考!
OSI,TCP/IP,五層協議的體系結構,以及各層協議
OSI分層 (7層):物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。
TCP/IP分層(4層):網路介面層、 網際層、運輸層、 應用層。
五層協議 (5層):物理層、數據鏈路層、網路層、運輸層、 應用層。
每一層的協議如下:
物理層:RJ45、CLOCK、IEEE802.3 (中繼器,集線器,網關)
數據鏈路:PPP、FR、HDLC、VLAN、MAC (網橋,交換機)
網路層:IP、ICMP、ARP、RARP、OSPF、IPX、RIP、IGRP、 (路由器)
傳輸層:TCP、UDP、SPX
會話層:NFS、SQL、NETBIOS、RPC
表示層:JPEG、MPEG、ASII
應用層:FTP、DNS、Telnet、SMTP、HTTP、WWW、NFS
每一層的作用如下:
物理層:通過媒介傳輸比特,確定機械及電氣規范(比特Bit)
數據鏈路層:將比特組裝成幀和點到點的傳遞(幀Frame)
網路層:負責數據包從源到宿的傳遞和網際互連(包PackeT)
傳輸層:提供端到端的可靠報文傳遞和錯誤恢復(段Segment)
會話層:建立、管理和終止會話(會話協議數據單元SPDU)
表示層:對數據進行翻譯、加密和壓縮(表示協議數據單元PPDU)
應用層:允許訪問OSI環境的手段(應用協議數據單元APDU)
IP地址的分類
A類地址:以0開頭, 第一個位元組范圍:0~127(1.0.0.0 - 126.255.255.255);
B類地址:以10開頭, 第一個位元組范圍:128~191(128.0.0.0 - 191.255.255.255);
C類地址:以110開頭, 第一個位元組范圍:192~223(192.0.0.0 - 223.255.255.255);
10.0.0.0—10.255.255.255, 172.16.0.0—172.31.255.255, 192.168.0.0—192.168.255.255。(Internet上保留地址用於內部)
IP地址與子網掩碼相與得到主機號
ARP是地址解析協議,簡單語言解釋一下工作原理。
1:首先,每個主機都會在自己的ARP緩沖區中建立一個ARP列表,以表示IP地址和MAC地址之間的對應關系。
2:當源主機要發送數據時,首先檢查ARP列表中是否有對應IP地址的目的'主機的MAC地址,如果有,則直接發送數據,如果沒有,就向本網段的所有主機發送ARP數據包,該數據包包括的內容有:源主機 IP地址,源主機MAC地址,目的主機的IP 地址。
3:當本網路的所有主機收到該ARP數據包時,首先檢查數據包中的IP地址是否是自己的IP地址,如果不是,則忽略該數據包,如果是,則首先從數據包中取出源主機的IP和MAC地址寫入到ARP列表中,如果已經存在,則覆蓋,然後將自己的MAC地址寫入ARP響應包中,告訴源主機自己是它想要找的MAC地址。
4:源主機收到ARP響應包後。將目的主機的IP和MAC地址寫入ARP列表,並利用此信息發送數據。如果源主機一直沒有收到ARP響應數據包,表示ARP查詢失敗。
廣播發送ARP請求,單播發送ARP響應。
各種協議
ICMP協議: 網際網路控制報文協議。它是TCP/IP協議族的一個子協議,用於在IP主機、路由器之間傳遞控制消息。
TFTP協議: 是TCP/IP協議族中的一個用來在客戶機與伺服器之間進行簡單文件傳輸的協議,提供不復雜、開銷不大的文件傳輸服務。
HTTP協議: 超文本傳輸協議,是一個屬於應用層的面向對象的協議,由於其簡捷、快速的方式,適用於分布式超媒體信息系統。
DHCP協議: 動態主機配置協議,是一種讓系統得以連接到網路上,並獲取所需要的配置參數手段。
NAT協議:網路地址轉換屬接入廣域網(WAN)技術,是一種將私有(保留)地址轉化為合法IP地址的轉換技術,
DHCP協議:一個區域網的網路協議,使用UDP協議工作,用途:給內部網路或網路服務供應商自動分配IP地址,給用戶或者內部網路管理員作為對所有計算機作中央管理的手段。
描述:RARP
RARP是逆地址解析協議,作用是完成硬體地址到IP地址的映射,主要用於無盤工作站,因為給無盤工作站配置的IP地址不能保存。工作流程:在網路中配置一台RARP伺服器,裡面保存著IP地址和MAC地址的映射關系,當無盤工作站啟動後,就封裝一個RARP數據包,裡面有其MAC地址,然後廣播到網路上去,當伺服器收到請求包後,就查找對應的MAC地址的IP地址裝入響應報文中發回給請求者。因為需要廣播請求報文,因此RARP只能用於具有廣播能力的網路。
TCP三次握手和四次揮手的全過程
三次握手:
第一次握手:客戶端發送syn包(syn=x)到伺服器,並進入SYN_SEND狀態,等待伺服器確認;
第二次握手:伺服器收到syn包,必須確認客戶的SYN(ack=x+1),同時自己也發送一個SYN包(syn=y),即SYN+ACK包,此時伺服器進入SYN_RECV狀態;
第三次握手:客戶端收到伺服器的SYN+ACK包,向伺服器發送確認包ACK(ack=y+1),此包發送完畢,客戶端和伺服器進入ESTABLISHED狀態,完成三次握手。
握手過程中傳送的包里不包含數據,三次握手完畢後,客戶端與伺服器才正式開始傳送數據。理想狀態下,TCP連接一旦建立,在通信雙方中的任何一方主動關閉連接之前,TCP 連接都將被一直保持下去。
四次握手
與建立連接的“三次握手”類似,斷開一個TCP連接則需要“四次握手”。
第一次揮手:主動關閉方發送一個FIN,用來關閉主動方到被動關閉方的數據傳送,也就是主動關閉方告訴被動關閉方:我已經不 會再給你發數據了(當然,在fin包之前發送出去的數據,如果沒有收到對應的ack確認報文,主動關閉方依然會重發這些數據),但是,此時主動關閉方還可 以接受數據。
第二次揮手:被動關閉方收到FIN包後,發送一個ACK給對方,確認序號為收到序號+1(與SYN相同,一個FIN佔用一個序號)。
第三次揮手:被動關閉方發送一個FIN,用來關閉被動關閉方到主動關閉方的數據傳送,也就是告訴主動關閉方,我的數據也發送完了,不會再給你發數據了。
第四次揮手:主動關閉方收到FIN後,發送一個ACK給被動關閉方,確認序號為收到序號+1,至此,完成四次揮手。
;D. 28 張圖詳解網路基礎知識:OSI、TCP/IP 參考模型(含動態圖)
目錄
1、網路協議
其實協議在我們生活中也能找到相應的影子。
舉個例子,有 2 個男生准備追求同一個妹子,妹子來自河南,講河南話,還會點普通話;一個男生來自胡建,講閩南語,也會點普通話;另一個男生來自廣東,只講粵語;
協議一致,溝通自如
語言不通,無法溝通
你們猜猜?最後誰牽手成功了?答案肯定是來自胡建的那位,雙方可以通過 普通話 進行溝通,表達內容都能理解。而來自廣東的帥哥只會講粵語,不會普通話,妹子表示聽不懂,就無法進行溝通下了。
每個人的成長環境不同,所講的語言、認知、理解能力也就不同。為了使來自五湖四海的朋友能溝通自如,就需要大家協商,認識某一個語言或規則,彼此能互相理解,這個語言就是普通話。
通過這個例子,大家可以這樣理解:
把普通話比作「協議」、把聊天比作「通信」,把說話的內容比作「數據」。
相信這樣類比,大家就知道,協議是什麼了?
簡單地說,就是程序員指定一些標准,使不同的通信設備能彼此正確理解、正確解析通信的內容。我們都知道計算機世界裡是二進制,要麼 1,要麼 0,那為啥可以表達豐富多彩的內容呢?
也是因為協議,不同欄位,不同組合,可以解析不同意思,這就依然協議,讓協議來正確處理。
例如,我們使用手機連 WiFi 來刷抖音,使用的是 802.11(WLAN)協議,通過這個協議接入網路。如果你所連的 WIFI 是不需要手動設置 IP 地址,是通過自動獲取的,就使用到了 DHCP 協議,這樣你的手機算上接入了 區域網, 如果你區域網內有台 NAS 伺服器,存放了某些不可描述的視頻資源,你就可以訪問觀看了,但這時你可能無法訪問互聯網資源,例如,你還想刷會抖音,看看妹子扭一扭,結果出現如下畫面:
出現這種畫面,說明無法使用 互聯網, 可能是無線路由器沒有設置好相關協議,比如: NAT、PPPoE 協議(上網賬號或密碼設置錯誤了),只有設置正確了,就可以通過運營商(ISP)提供的線路把區域網接入到互聯網中,實現手機可以訪問互聯網上的資源(伺服器)。玩微信撩妹子、刷抖音看妹子。
網路協議示意圖
延伸閱讀
1、區域網:最顯著的特點就是范圍有限,行政可控的區域可以是一所高校、一個餐廳、一個園區、一棟辦公樓或一個家庭的私有網路。
2、城域網:原本是介意區域網和廣域網之間,實際工作中很少再刻意去區分城域網和廣域網了,所以這邊不再介紹。
3、廣域網:簡單說就是負責把多個區域網連接起來,它的傳輸距離長距離傳輸,廣域網的搭建一般是由運營商來。
4、互聯網:把全世界上提供資源共享的 IT 設備所在網路連接起來,接入了互聯網就可以隨時隨地訪問這些資源了。
5、物聯網:把所有具有聯網功能的物體都接入互聯網就形成了物聯網。如空調聯網,就可以遠程式控制制空調; 汽車 聯網,就可以遠程獲取行程數據。
總結一下吧!我們可以把電腦、手機等 IT 設備比喻做來自五湖四海的人們,大家都通過多種語言(網路協議)實現溝通(通信)。所有人要一起交流,就用普通話,大家都能理解。所有胡建人在一起,就用閩南語進行溝通,彼此也能理解。這么的方言,就好比計算機網路世界裡也有這么多協議,只是不同協議用在不同地方。
好奇的同學,可能就會問,那網路協議是由誰來規定呢?這就需要提到一個組織,ISO。這個組織制定了一個國際標准 ,叫做 OSI 參考模型,如下,很多廠商都會參考這個制定網路協議。
OSI 參考模型圖
2、OSI 參考模型
既然是模型,就好比模範一樣,大家都要向它學習,以它為原型,展開學習研究。前面我們也提到了一些協議,這么多協議如果不進行歸納,分層,大家學習起來是不是感覺很凌亂?
所以 OSI 參考模型就是將這樣復雜的協議整理並進行分層,分為易於理解的 7 層,並定義每一層的 服務 內容,協議的具體內容是 規則 。上下層之間通過 介面 進行交互,同一層之間通過 協議 進行交互。相信很多網路工程師在今後工作中遇到問題,討論協議問題還會用到這個模型展開討論。所以說,對於計算機網路初學者來說,學習了解 OSI 參考模型就是通往成功的第一步。
OSI 參考模型分層功能
7.應用層
為應用程序提供服務並規定應用程序中通信相關的細節,OSI 的最高層。包括文件傳輸、Email、遠程登錄等協議。程序員接觸這一層比較多。
應用層示例圖
6.表示層
主要負責數據格式的轉換,為上下層能夠處理的格式。如編碼、加密、解密等。
表示層示例圖
5.會話層
即負責建立、管理和終止通信連接(數據流動的邏輯通路),數據分片、重組等傳輸的管理。
會話層示例圖
4.傳輸層
保證可靠傳輸,不需要再路由器上處理,只需再通信雙方節點上進行處理,如處理差錯控制和流量控制。
傳輸層示例圖
3.網路層
主要負責定址和路由選擇,將數據包傳輸到目的地。
網路層示例圖
2.數據鏈路層
負責物理層面上互連、節點之間的通信傳輸,將0 、 1 序列比特流劃分為具有意義的數據幀傳輸給對端。這一層有點類似網路層,網路層也是基於目的地址來傳輸,不同是:網路層是將數據包負責在整個網路轉發,而數據鏈路層僅是在網段內轉發,所以大家抓包會發現,源目 MAC 地址每經過一個二層網段,都會變化。
數據鏈路層示例圖
1.物理層
負責 0、1 比特流(0、1 序列)與電壓高低電平、光的閃滅之間的互相轉換,為數據鏈路層提供物理連接。
物理層示例圖
OSI 為啥最後沒有得到運用呢?其實最主要的原因,是 OSI 模型出現的比 tcp/ip 出現的時間晚,在 OSI 開始使用前,TCP/IP 已經被廣泛的應用了。如果要換成 OSI 模型也不太現實。其次是 OSI 是專家們討論,最後形成的,由於沒有實踐,導致該協議實現起來很復雜,很多廠商不願意用 OSI,與此相比,TCP/IP 協議比較簡單,實現起來也比較容易,它是從公司中產生的,更符合市場的要求。綜合各種因素,最終 OSI 沒有被廣泛的應用。
下面我們來看看 TCP/IP 與 OSI 分層之間的對應關系及相應的協議:
4.應用層
從上圖,可以知道 TCP/IP 四層模型,把應用層、表示層、會話層集成再一起了,該層的協議有:HTTP 、 POP3 、 TELNET 、 SSH 、 FTP 、 SNMP 等。
目前,大部分基於 TCP/IP 的應用都是 客戶端/服務端 架構。一般我們把提供資源服務的那一側叫服務端, 發起訪問服務資源的這一側叫客戶端。
應用層
3.傳輸層
主要職責就是負責兩端節點間的應用程序互相通信,每個節點上可能有很多應用程序,例如,登錄了微信,又打開了網頁,又打開迅雷看看,那數據到達後怎麼正確傳送到相應的應用程序呢?那就需要 埠號 來正確識別了。傳輸層中最為常見的兩個協議分別是傳輸控制協議 TCP (Transmission Control Protocol)和用戶數據報協議 UDP (User Datagram Protocol)
面向連接 顧名思義,就是建立連接,什麼時候建立連接呢?就是在通信之前需要先建立一條邏輯的通信鏈路。就跟我們平時打電話一樣,得先撥通,通了之後即鏈路建立好了,這條鏈路只有你和對方可以在這條鏈路傳播說話內容。掛電話後,這條鏈路也就斷開了。
面向無連接 無連接,即通信之前不需要建立連接,直接發送即可。跟我們以前寫信很像,不需要管對方在不在?直接寫信寄過去就可以了。
面向連接傳輸
面向無連 接傳輸
2.網路層
主要職責就是將數據包從源地址發送到目的地址。
在網路傳輸中,每個節點會根據數據的 IP 地址信息,來判斷該數據包應該由哪個介面(網卡)發送出去。各個地址會參考一個發出介面列表, MAC 定址中所參考的這張表叫做 MAC 地址轉發表 ,而 IP 定址中所參考的叫做 路由表 。MAC 地址轉發表根據自學自動生成。路由控製表則根據路由協議自動生成。MAC 地址轉發表中所記錄的是實際的 MAC 地址本身,而路由表中記錄的 IP 地址則是集中了之後的網路號(即網路號與子網掩碼)。
1.網路介面層
在 TCP/IP 把物理層和數據鏈路層集成為 網路介面層 。主要任務是將上層的數據封裝成幀發送到網路上,數據幀通過網路到達對端,對端收到後對數據幀解封,並檢查幀中包含的 MAC 地址。如果該地址就是本機的 MAC 地址或者是廣播地址,則上傳到網路層,否則丟棄該幀。
封裝與解封裝
所謂的封裝,其實就跟你寄快遞的時候,給物品加上紙盒包裝起來或者快件到站點,快遞員貼一層標簽的過程。在網路上,就是上層的數據往下送的時候,下層會添加頭部,不過,只有在二層,不僅會加上頭部,還會在上層數據尾部添加 FCS。
封裝
所謂解封裝,就如同你收到快件一樣,一層一層地拆外包裝,直到看到快件。網路也是,一層一層地拆掉頭部,往上層傳送,直到看到數據內容。
解封裝
我們把應用層的數據封裝傳輸層頭部後的報文,稱為 段 ;
把段封裝網路層頭部後的報文,稱為 包 ;
把包封裝乙太網頭部和幀尾,稱為 幀 。
E. 網路協議-- 底層網路知識詳解(從二層到三層)
網線
Hub 採取的是廣播的模式,如果每一台電腦發出的包,宿舍的每個電腦都能收到,那就麻煩了。這就需要解決幾個問題:
這幾個問題,都是第二層, 數據鏈路層 ,也即 MAC 層要解決的問題。 MAC 的全稱是 Medium Access Control ,即媒體訪問控制。控制什麼呢?其實就是控制在往媒體上發數據的時候,誰先發、誰後發的問題。防止發生混亂。這解決的是第二個問題。這個問題中的規則,學名叫 多路訪問 。
三種方式:
方式一:分多個車道。每個車一個車道,你走你的,我走我的。這在計算機網路里叫作 信道劃分 ;
方式二:今天單號出行,明天雙號出行,輪著來。這在計算機網路里叫作 輪流協議 ;
方式三:不管三七二十一,有事兒先出門,發現特堵,就回去。錯過高峰再出。我們叫作 隨機接入協議 。著名的乙太網,用的就是這個方式。
接下來要解決第一個問題:發給誰,誰接收?這里用到一個物理地址,叫作 鏈路層地址 。但是因為第二層主要解決媒體接入控制的問題,所以它常被稱為 MAC 地址 。
解決第一個問題就牽扯到第二層的網路包格式。
對於乙太網,第二層的最後面是 CRC,也就是循環冗餘檢測。通過 XOR 異或的演算法,來計算整個包是否在發送的過程中出現了錯誤,主要解決第三個問題。
這里還有一個沒有解決的問題,當源機器知道目標機器的時候,可以將目標地址放入包裡面,如果不知道呢?一個廣播的網路裡面接入了 N 台機器,我怎麼知道每個 MAC 地址是誰呢?這就是 ARP 協議 ,也就是已知 IP 地址,求 MAC 地址的協議。
ARP 是通過吼的方式(廣播)來尋找目標 MAC 地址的,吼完之後記住一段時間,這個叫作緩存。
誰能知道目標 MAC 地址是否就是連接某個口的電腦的 MAC 地址呢?這就需要一個能把 MAC 頭拿下來,檢查一下目標 MAC 地址,然後根據策略轉發的設備,這個設備顯然是個二層設備,我們稱為 交換機 。
交換機是有 MAC 地址學習能力的,學完了它就知道誰在哪兒了,不用廣播了。(剛開始不知道的時候,是需要廣播的)
當交換機的數目越來越多的時候,會遭遇環路問題,讓網路包迷路,這就需要使用 STP 協議,通過華山論劍比武的方式,將有環路的圖變成沒有環路的樹,從而解決環路問題。
在數據結構中,有一個方法叫做 最小生成樹 。有環的我們常稱為圖。將圖中的環破了,就生成了樹。在計算機網路中,生成樹的演算法叫作 STP ,全稱 Spanning Tree Protocol 。
STP 協議比較復雜,一開始很難看懂,但是其實這是一場血雨腥風的武林比武或者華山論劍,最終決出五嶽盟主的方式。
交換機數目多會面臨隔離問題,可以通過 VLAN 形成 虛擬區域網 ,從而解決廣播問題和安全問題。
對於支持 VLAN 的交換機,有一種口叫作 Trunk 口。它可以轉發屬於任何 VLAN 的口。交換機之間可以通過這種口相互連接。
ping 是基於 ICMP 協議工作的。
ICMP 全稱 Internet Control Message Protocol ,就是 互聯網控制報文協議 。
ICMP 報文是封裝在 IP 包裡面的。因為傳輸指令的時候,肯定需要源地址和目標地址。它本身非常簡單。因為作為偵查兵,要輕裝上陣,不能攜帶大量的包袱。
ICMP總結:
ICMP 相當於網路世界的偵察兵。我講了兩種類型的 ICMP 報文,一種是主動探查的查詢報文,一種異常報告的差錯報文;
ping 使用查詢報文,Traceroute 使用差錯報文。
在進行網卡配置的時候,除了 IP 地址,還需要配置一個Gateway 的東西,這個就是 網關 。
一旦配置了 IP 地址和網關,往往就能夠指定目標地址進行訪問了。由於在跨網關訪問的時候,牽扯到 MAC 地址和 IP 地址的變化,這里有必要詳細描述一下 MAC 頭和 IP 頭的細節。
路由器是一台設備,它有五個網口或者網卡,相當於有五隻手,分別連著五個區域網。每隻手的 IP 地址都和區域網的 IP 地址相同的網段,每隻手都是它握住的那個區域網的網關。
對於 IP 頭和 MAC 頭哪些變、哪些不變的問題,可以分兩種類型。我把它們稱為「歐洲十國游」型和「玄奘西行」型。
之前我說過, MAC 地址是一個區域網內才有效的地址。因而,MAC 地址只要過網關,就必定會改變,因為已經換了區域網 。
兩者主要的區別在於 IP 地址是否改變。不改變 IP 地址的網關,我們稱為 轉發網關 ;改變 IP 地址的網關,我們稱為 NAT 網關 。
網關總結:
路由分靜態路由和動態路由,靜態路由可以配置復雜的策略路由,控制轉發策略;
動態路由主流演算法有兩種, 距離矢量演算法 和 鏈路狀態演算法 。
距離矢量路由(distance vector routing)。它是基於 Bellman-Ford 演算法的。
這種演算法的基本思路是,每個路由器都保存一個路由表,包含多行,每行對應網路中的一個路由器,每一行包含兩部分信息,一個是要到目標路由器,從那條線出去,另一個是到目標路由器的距離。
由此可以看出,每個路由器都是知道全局信息的。那這個信息如何更新呢?每個路由器都知道自己和鄰居之間的距離,每過幾秒,每個路由器都將自己所知的到達所有的路由器的距離告知鄰居,每個路由器也能從鄰居那裡得到相似的信息。
每個路由器根據新收集的信息,計算和其他路由器的距離,比如自己的一個鄰居距離目標路由器的距離是 M,而自己距離鄰居是 x,則自己距離目標路由器是 x+M。
這種演算法存在的問題:
第一個問題:好消息傳得快,壞消息傳得慢。
第二個問題:每次發送的時候,要發送整個全局路由表。
所以上面的兩個問題,限制了距離矢量路由的網路規模。
鏈路狀態路由(link state routing),基於 Dijkstra 演算法。
這種演算法的基本思路是:當一個路由器啟動的時候,首先是發現鄰居,向鄰居 say hello,鄰居都回復。然後計算和鄰居的距離,發送一個 echo,要求馬上返回,除以二就是距離。然後將自己和鄰居之間的鏈路狀態包廣播出去,發送到整個網路的每個路由器。這樣每個路由器都能夠收到它和鄰居之間的關系的信息。因而,每個路由器都能在自己本地構建一個完整的圖,然後針對這個圖使用 Dijkstra 演算法,找到兩點之間的最短路徑。
不像距離距離矢量路由協議那樣,更新時發送整個路由表。鏈路狀態路由協議只廣播更新的或改變的網路拓撲,這使得更新信息更小,節省了帶寬和 CPU 利用率。而且一旦一個路由器掛了,它的鄰居都會廣播這個消息,可以使得壞消息迅速收斂。
基於兩種演算法產生兩種協議,BGP 協議和 OSPF 協議。
OSPF(Open Shortest Path First,開放式最短路徑優先) 就是這樣一個基於鏈路狀態路由協議,廣泛應用在數據中心中的協議。由於主要用在數據中心內部,用於路由決策,因而稱為 內部網關協議(Interior Gateway Protocol,簡稱 IGP) 。
內部網關協議的重點就是找到最短的路徑。在一個組織內部,路徑最短往往最優。當然有時候 OSPF 可以發現多個最短的路徑,可以在這多個路徑中進行負載均衡,這常常被稱為 等價路由 。
但是外網的路由協議,也即國家之間的,又有所不同。我們稱為 外網路由協議(Border Gateway Protocol,簡稱 BGP) 。
在網路世界,這一個個國家成為自治系統 AS(Autonomous System)。自治系統分幾種類型。
每個自治系統都有邊界路由器,通過它和外面的世界建立聯系。
BGP 又分為兩類, eBGP 和 iBGP 。自治系統間,邊界路由器之間使用 eBGP 廣播路由。內部網路也需要訪問其他的自治系統。邊界路由器如何將 BGP 學習到的路由導入到內部網路呢?就是通過運行 iBGP,使得內部的路由器能夠找到到達外網目的地的最好的邊界路由器。
BGP 協議使用的演算法是 路徑矢量路由協議 (path-vector protocol)。它是距離矢量路由協議的升級版。
前面說了距離矢量路由協議的缺點。其中一個是收斂慢。在 BGP 裡面,除了下一跳 hop 之外,還包括了自治系統 AS 的路徑,從而可以避免壞消息傳得慢的問題,也即上面所描述的,B 知道 C 原來能夠到達 A,是因為通過自己,一旦自己都到達不了 A 了,就不用假設 C 還能到達 A 了。
另外,在路徑中將一個自治系統看成一個整體,不區分自治系統內部的路由器,這樣自治系統的數目是非常有限的。就像大家都能記住出去玩,從中國出發先到韓國然後到日本,只要不計算細到具體哪一站,就算是發送全局信息,也是沒有問題的。
參考:
極客時間-趣談網路協議
極客時間-趣談網路協議
極客時間-趣談網路協議
極客時間-趣談網路協議-網關
F. 計算機網路知識點怎麼全面總結
TCP/IP協議 TCP/IP協議是Internet最基本的協議、Internet國際互聯網路的基礎,由網路層的IP協議和傳輸層的TCP協議組成。通俗而言:TCP負責發現傳輸的問題,一有問題就發出信號
G. 計算機網路基礎知識(一)
參考:計算機網路 謝希仁 第7版
一、現在最主要的三種網路
電信網路(電話網)
有線電視網路
計算機網路 (發展最快,信息時代的核心技術)
二、internet 和 Internet
internet 是普通名詞
泛指一般的互連網(互聯網)
Internet 是專有名詞,標准翻譯是「網際網路」 世界范圍的互連網(互聯網)
使用 TCP/IP 協議族
前身是美國的阿帕網 ARPANET
三、計算機網路的帶寬
計算機網路的帶寬是指網路可通過的最高數據率,即每秒多少比特。 描述帶寬也常常把「比特/秒」省略。
例如,帶寬是 10 M,實際上是 10 Mb/s。注意:這里的 M 是 106。
四、對寬頻傳輸的錯誤概念
在網路中有兩種不同的速率:
信號(即電磁波)在傳輸媒體上的傳播速率(米/秒,或公里/秒)
計算機向網路發送比特的速率(比特/秒),也叫傳輸速率。 這兩種速率的意義和單位完全不同。
寬頻傳輸:計算機向網路發送比特的速率較高。 寬頻線路:每秒有更多比特從計算機注入到線路。 寬頻線路和窄帶線路上比特的傳播速率是一樣的。
早期的計算機網路採用電路交換,新型的計算機網路採用分組交換的、基於存儲轉發的方式。 分組交換:
在發送端把要發送的報文分隔為較短的數據塊
每個塊增加帶有控制信息的首部構成分組(包)
依次把各分組發送到接收端
接收端剝去首部,抽出數據部分,還原成報文
IP 網路的重要特點
每一個分組獨立選擇路由。
發往同一個目的地的分組,後發送的有可能先收到(即可能不按順序接收)。 當網路中的通信量過大時,路由器就來不及處理分組,於是要丟棄一些分組。 因此, IP 網路不保證分組的可靠地交付。
IP 網路提供的服務被稱為:
盡最大努力服務(best effort service) 五、最重要的兩個協議:IP 和 TCP
TCP 協議保證了應用程序之間的可靠通信,IP 協議控制分組在網際網路的傳輸,但網際網路不保證可靠交付.
在 TCP/IP 的應用層協議使用的是客戶伺服器方式。
客戶(client)和伺服器(server)都是指通信中所涉及的兩個應用進程。
客戶伺服器方式所描述的是進程之間服務和被服務的關系。
當 A 進程需要 B 進程的服務時就主動呼叫 B 進程,在這種情況下,A 是客戶而 B 是伺服器。
可能在下一次通信中,B 需要 A 的服務,此時,B 是客戶而 A 是伺服器。
注意:
使用計算機的人是「用戶」(user)而不是「客戶」(client)。
客戶和伺服器都指的是進程,即計算機軟體。
由於運行伺服器進程的機器往往有許多特殊的要求,因此人們經常將主要運行伺服器進程的
機器(硬體)不嚴格地稱為伺服器。
例如,「這台機器是伺服器。」 意思是:「這台機器(硬體)主要是用來運行伺服器進程(軟體)。」 因此,伺服器(server)一詞有時指的是軟體,但也有時指的是硬體。
六、總結
網際網路(Internet)是世界范圍的、互連起來的計算機網路,它使用 TCP/IP 協議族,並且它的前身是美 國阿帕網 ARPANET。
計算機網路的帶寬是網路可通過的最高數據率。
網際網路使用基於存儲轉發的分組交換,並使用 IP 協議傳送 IP 分組。
路由器把許多網路互連起來,構成了互連網。路由器收到分組後,根據路由表查找出下一跳路由器的
地址,然後轉發分組。
路由器根據與其他路由器交換的路由信息構造出自己的路由表。
IP 網路提供盡最大努力服務,不保證可靠交付。
TCP 協議保證計算機程序之間的、端到端的可靠交付。
在 TCP/IP 的應用層協議使用的是客戶伺服器方式。
客戶和伺服器都是進程(即軟體)。客戶是服務請求方,伺服器是服務提供方。
伺服器有時也指「運行伺服器軟體」的機器。
一、IP 網路是虛擬網路
IP 網路是虛擬的。在 IP 網路上傳送的是 IP 數據報(IP 分組)。
實際上在網路鏈路上傳送的是「幀」,使用的是幀的硬體地址(MAC 地址)。
地址解析協議 ARP 用來把 IP 地址(虛擬地址)轉換為硬體地址(物理地址)。
二、IP 地址的表示方法
IP 地址的表示方法有兩種:二進制和點分十進制。
IP 地址是 32 位二進制數字,為方便閱讀和從鍵盤上輸入,可把每 8 位二進制數字轉換成一個十進制數字,並 用小數點隔開,這就是點分十進制。
三、網際網路的域名
網際網路的域名分為: 頂級域名 二級域名 三級域名
四級域名
四、域名伺服器 DNS (Domain Name Server)
網際網路中設有很多的域名伺服器 DNS,用來把域名轉換為 IP 地址。
五、電子郵件
發送郵件使用的協議——簡單郵件傳送協議 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) 接收郵件使用的協議——郵局協議版本 3 POP3 (Post Office Protocol version 3) 注:郵件的傳送仍然要使用 IP 和 TCP 協議
六、統一資源定位符 URL (Uniform Resource Locator)
URL 用來標識萬維網上的各種文檔。
網際網路上的每一個文檔,在整個網際網路的范圍內具有惟一的標識符 URL。 URL 實際上就是文檔在網際網路中的地址。
七、超文本傳送協議 HTTP (HyperText Transfer Protocol) 萬維網客戶程序與伺服器程序之間的交互遵守超文本傳送協議 HTTP。
八、結束語
IP 地址是 32 位二進制數字。為便於閱讀和鍵入,也常使用點分十進制記法。 個人用戶上網可向本地 ISP 租用臨時的 IP 地址。
域名伺服器 DNS 把計算機域名轉換為計算機使用的 32 位二進制 IP 地址。 發送電子郵件使用 SMTP 協議,接收電子郵件使用 POP3 協議。
統一資源定位符 URL 惟一地確定了萬維網上文檔的地址。
超文本傳送協議 HTTP 用於萬維網瀏覽器程序和伺服器程序的信息交互。
超文本標記語言 HTML 使萬維網文檔有了統一的格式。
IP 電話不使用 TCP 協議。利用 IP 電話網關使得在普通電話之間可以打 IP 電話。
一、網際網路服務提供者 ISP (Internet Service Provider) 根據提供服務的覆蓋面積大小以及所擁有的 IP 地址數目的不同,ISP 也分成為不同的層次。
二、兩種通信方式
在網路邊緣的端系統中運行的程序之間的通信方式通常可劃分為兩大類:C/S 方式 和 P2P 方式
(Peer-to-Peer,對等方式)。
三、網際網路的核心部分
網路核心部分是網際網路中最復雜的部分。
網路中的核心部分要向網路邊緣中的大量主機提供連通性,使邊緣部分中的任何一個主機都能夠向其 他主機通信(即傳送或接收各種形式的數據)。
網際網路的核心部分是由許多網路和把它們互連起來的路由器組成,而主機處在網際網路的邊緣部分。
在網際網路核心部分的路由器之間一般都用高速鏈路相連接,而在網路邊緣的主機接入到核心部分則通 常以相對較低速率的鏈路相連接。
主機的用途是為用戶進行信息處理的,並且可以和其他主機通過網路交換信息。路由器的用途則是用 來轉發分組的,即進行分組交換的。
在網路核心部分起特殊作用的是路由器(router)。
路由器是實現分組交換(packet switching)的關鍵構件,其任務是轉發收到的分組,這是網路核心部分
最重要的功能。
四、電路交換
電路交換必定是面向連接的。 電路交換的三個階段:建立連接、通信、釋放連接。
五、網路的分類
不同作用范圍的網路
廣域網 WAN (Wide Area Network)
區域網 LAN (Local Area Network)
城域網 MAN (Metropolitan Area Network)
個人區域網 PAN (Personal Area Network)
從網路的使用者進行分類
公用網 (public network)
專用網 (private network)
用來把用戶接入到網際網路的網路
接入網 AN (Access Network),它又稱為本地接入網或居民接入網。
注:由 ISP 提供的接入網只是起到讓用戶能夠與網際網路連接的「橋梁」作用。
六、計算機網路的性能指標
速率
帶寬
吞吐量
時延(delay 或 latency)
傳輸時延(發送時延) —— 從發送數據幀的第一個比特算起,到該幀的最後一個比特發送完 畢所需的時間。
傳播時延 —— 電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間。 注:信號傳輸速率(即發送速率)和信號在信道上的傳播速率是完全不同的概念。
處理時延 —— 交換結點為存儲轉發而進行一些必要的處理所花費的時間。
排隊時延 —— 結點緩存隊列中分組排隊所經歷的時延。 總時延 = 發送時延+傳播時延+處理時延+處理時延
時延帶寬積
利用率 —— 分為信道利用率和網路利用率。
信道利用率——某信道有百分之幾的時間是被利用的(有數據通過)。 網路利用率——全網路的信道利用率的加權平均值。 注:信道利用率並非越高越好。
七、網路協議(network protocol) 簡稱為協議,是為進行網路中的數據交換而建立的規則、標准或約定。其組成要素有以下三點:
語法 語義 同步
數據與控制信息的結構或格式 。
需要發出何種控制信息,完成何種動作以及做出何種響應。 事件實現順序的詳細說明。
八、實體、協議、服務和服務訪問點
實體(entity)——表示任何可發送或接收信息的硬體或軟體進程。 協議——是控制兩個對等實體進行通信的規則的集合。
在協議的控制下,兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務。 要實現本層協議,還需要使用下層所提供的服務。
本層的服務用戶只能看見服務而無法看見下面的協議。
下面的協議對上面的服務用戶是透明的。
協議是「水平的」,即協議是控制對等實體之間通信的規則。
服務是「垂直的」,即服務是由下層向上層通過層間介面提供的。 同一系統相鄰兩層的實體進行交互的地方,稱為服務訪問點 SAP (Service Access Point)。
九、TCP/IP 的體系結構
路由器在轉發分組時最高只用到網路層,而沒有使用運輸層和應用層。