计算机网络基础知识

网络:节点+链路(有线、无线)

因特网服务提供商ISP(中国电信 移动 联通)

三种交换方式:电路交换、分组交换、报文交换

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计算机网络分层:MAC+IP+TCP+应用数据

  • 应用层:应用协议、应用进程

  • 传输层:进程之间基于网络通信

  • 网络层:路由分组、多个网络

  • 数据链路层:路由分组多个网络

  • 物理层:电信号、何种信号传输

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Http请求数据包封装过程

应用层:HTTP

运输层:HTTP+TCP

网络层:HTTP+TCP+IP

数据链路层:HTTP+TCP+IP+MAC

物理层:比特流

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物理层

传输媒体

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物理层传输的数据单位:比特

传输方式

并行传输、串行传输

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同步传输:数据块以稳定的比特流的形式传输,字节之间没有间隔

异步传输:以字节为独立的传输单位

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通信方式:单工(广播)、半双工(对讲机)、全双工(电话)

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编码与调制

码元:基本波形

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基带信号:数字基带信号、模拟基带信号

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常用编码:不归零编码(存在同步问题)、归零编码(效率低)、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码

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混合调制(多元制)调幅、调频、调相(基本调制、二元制)

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信道的极限容量

信号失真

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奈氏准则、香农公式

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物理层协议的主要任务:机械特性、电气特性、功能特性、过程特性

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数据传输速率=码元传输速率 x 每个码元可携带的比特数量

数据链路层

路由器包括层:物理层(电信号)链路层(帧)网络层(ip)

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数据链路层主要提供功能:封装成帧、透明传输、差错检测(检错码、检错算法)

封装成帧

帧头 + 上层数据单元 + 帧尾 帧定界

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透明传输:表示无论发送什么样的数据,这些数据都能够按照原样没有差错地通过数据链路层。

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转义字符(帧定界):零比特填充法

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差错检测

误码率:错误接收的比特数与发送的总比特数之比

检测方式有奇偶校验、循环冗余校验;确保数据是正确的

奇偶校验:奇偶校验只可以简单判断数据的正确性,从原理上可看出当一位出错,可以准确判断,如同时两个1变成两个0就校验不出来了

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循环冗余校验

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可靠传输

传输差错:比特差错、分组丢失、分组失序、分组重复

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可靠传输实现机制

实现机制:停止-等待协议、回退N帧协议、选择重传协议

停止-等待协议:发送、等待、确认(超时重传);实现简单,但信道利用率低

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回退N帧协议:发送窗口、滑动窗口协议

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选择重传协议:接收窗口尺寸

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点对点协议PPP:一套网络控制协议NCPS、封装成帧、链路控制协议LCP

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透明传输:字节填充法(填充转义字符)、比特填充法(填充比特,连续5个1,填充1个0)

字节填充法(填充转义字符)

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比特填充法(填充比特,连续5个1,填充1个0)

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实现差错检验:循环冗余检验

媒体接入控制(信号碰撞):静态划分信道、动态接入控制

信道复用:频分、时分、波分、码分

MAC地址

主机唯一标识MAC:mac media access controll

出厂时设置硬件地址:48位 6个字节

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IP地址

分类IP地址、无分类IP地址

网络号、主机号

网络号、子网号、主机号

ARP协议

ARP协议:地址解析协议

ARP高速缓存表:维持IP与MAC的关系映射

集线器与交换机:集线器属于第一层物理层设备,而交换机属于第二层数据链路层设备。这意味着集线器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用,而交换机不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形,而且可以过滤短帧、碎片等,从而保证数据传输的完整性和正确性。

交换机(帧交换表学习):以太网交换机自学习和转发帧、自行维护、帧交换表(有效期)

以太网交换机生成树协议STP:解决冗余链路、网络环路、广播风暴问题

虚拟局域网(VLAN) 实现机制

  • 交换机实现(打标签)设置端口VLAN

  • Acess 连接计算机 单VLAN

  • Trunk 交换机、路由器、多VLAN

网络层

网络互连、数据包传输、TCP协议提供可靠传输、UDP协议提供不可靠传输、网络层寻址问题、路由选择问题

两种服务

面向连接的虚电路服务:虚电路VC

无连接的数据包服务:可靠通信由主机保证

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IPV4

32比特标识符、转换为十进制表示

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划分子网ipv4

子网掩码、用于标记子网号

网络号+子网号+主机号

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默认子网掩码、未借用主机号、未划分子网

  • A类地址:255.0.0.0

  • B类地址:255.255.0.0

  • C类地址:255.255.255.0

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ip地址的应用规划:定长的子网掩码FLSM、变长的子网掩码VLSM

IP数据报发送和转发

主机发送IP数据报、路由器转发IP数据包

同一网络:直接交付,不同网络:间接交付

同一网络:IP AND 子网掩码,计算值一致则为同一网络

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默认网关(路由器)

静态路由配置:路由环路问题

路由选择协议

静态路由需要网络管理员手动进行配置,每条路由都需要手动指定。动态路由则是由路由器通过网络协议自动学习和维护路由信息。

静态路由、适合小规模、动态路由、使用大规模

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运输层

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TCP与UDP协议

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运输层端口号划分:端口号为2的16次方65535个、01023熟知端口号、102449151登记端口号、49152~65535为短暂端口号

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复用与分用:发送方复用、接受收分用

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TCP与UDP对比

UDP :面向应用报文、UDP不可靠传输(电话应用)、支持单播、多播、广播、首部小

TCP :面向字节流、全双工通信、TCP可靠传输(文件传输)、单播、首部大

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TCP流量控制

滑动窗口机制、确认应答机制:seq序号 ack响应

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应用层

BS方式:浏览器/服务器模式(Browser/Server)

CS方式:客户端/服务器模式(Client/Server)

P2P方式:文件共享、即时通信

动态主机配置DHCP:ip地址、子网掩码、默认网关、dns服务器

DHCP服务器:端口67

文件传送协议FTP:Server:端口21、Client:临时端口号即可

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域名系统DNS:提供域名与ip映射、层次树状结构的域名结构

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http基本概念

http:超文本传输协议

五类http状态码

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http常见字段

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由于http是无状态,所以需要借助cookie(存储在客户端)来维持会话状态

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由于http是明码传输,存在不安全问题,于是就引入了加密传输的https协议

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http 端口80、https 端口 443(需要证书)

http1.1 特性

  1. 长连接 持久连接 仅需一次3次握手

  2. 管道网络传输

  3. 同时发送多个请求

  4. 响应还是顺序的

  5. 队头阻塞

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一个数据包在网络中的心路历程

http请求

  • dns服务:获取域名对应ip

  • 协议栈:tcp/ip

  • 送别者:交换机

  • 出境大门:路由器

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路由器基于ip设计:三层网络设备

交换机基于以太网:二层网络设备

网络包传输过程中,源ip与目的ip始终不变,变化的是mac地址

提供可靠传输TCP(不提供可靠传输协议UDP)

  • tcp报文格式、失败重传(确认送达)、窗口滑动(流量控制)

  • tcp三次握手的目的:确保双方都具有发送和接收的能力

  • 查看tcp连接状态:netstat -napt

网络包封装:http+tpc+ip+mac

远程定位ip:源地址ip、目的地址ip

两点传输 mac:mac包头+ip头部+tcp头部+http报文

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出口网卡:网络、网卡驱动程序、数字信号转换为电信号

ping的工作原理

ip协议助手、icmp协议:互联网控制报文协议

icmp类型:查询报文类型、差错报文类型

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ping 查询报文类型使用:mac头+ip头+icmp请求报文

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tracerate 差错报文类型使用:构造不可达信息,返回网络节点信息

ip基础知识

IP地址表示:32比特标识符

数据链路层(mac层)网络层(ip头)

ip地址的分类:ABCDE,根据 网络号+主机号拆分

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广播地址:主机号全为 1

本地广播:在本网络内广播

直接广播:在不同网络之间的广播

无分类地址CIDR:网络号+主机号

示例:10.100.122.2/24,表示24位作为网络号、8位作为主机号

可用地址数为2的8次方减2:256-2,其中的2个,指的是主机号全为1(表示广播地址),或全为0的地址(表示指向本网)。

子网掩码 255.255.255.0(子网掩码:掩盖掉主机号,用于划分子网)

网络号 10.100.122.0(网络号=子网掩码 AND ip地址)

第一个可用地址:10.100.122.1

最后一个可用地址:10.100.122.254

广播地址:10.100.122.255

未作子网划分ip地址:网络地址+主机地址

按子网划分ip地址:网络地址+(子网网络+子网主机)

默认子网掩码

  • A类地址的默认子网掩码是255.0.0.0。

  • B类地址的默认子网掩码是255.255.0.0。

  • C类地址的默认子网掩码是255.255.255.0。

私有ip地址(固定划分)

  • A 10.0.0.0~10.255.255.255

  • B 172.16.0.0~172.31.255.255

  • C 192.168.0.0~192.168.255.255

公有ip地址:ICANN组织管理

ip地址与路由控制

环回地址不会流入网络:127.0.0.1

ip分片与重组:MTU(最大传出单元) 1500字节

IP协议相关技术

  • DNS域名解析

  • ARP与RARP协议

  • DHCP动态获取ip地址

  • NAT网络地址转换

  • ICMP互联网控制报文协议

网络协议分层

  • 应用层:http ftp

  • 传输层:tcp udp

  • 网络层:ip

  • 数据链路层:mac地址

  • 物理层:数据包转化为电信号

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常用的网络命令

  • ping:用来检测网络通不通

  • ifconfig:用于显示或配置网络设备

  • traceroute:命令利用ICMP 协议定位您的计算机和目标计算机之间的所有路由器

  • netstat:用于显示各种网络相关信息

  • telnet:远程登录服务的标准协议和主要方式

SSH网络协议:SSH是一种网络协议,用于计算机之间的加密登录。如果一个用户从本地计算机,使用SSH协议登录另一台远程计算机

FTP文件传输协议:是用于在网络上进行文件传输的一套标准协议
原文链接:深入浅出计算机网络

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写的不好,就当是整理下思绪吧。
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