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

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

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

物理层#

传输媒体#

物理层传输的数据单位：比特

传输方式#

并行传输、串行传输

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

通信方式：单工（广播）、半双工（对讲机）、全双工（电话）

编码与调制#

码元：基本波形

基带信号：数字基带信号、模拟基带信号

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

混合调制（多元制）调幅、调频、调相（基本调制、二元制）

信道的极限容量#

信号失真

奈氏准则、香农公式

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

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）

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

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。

转义字符（帧定界）：零比特填充法

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

循环冗余校验

可靠传输#

传输差错：比特差错、分组丢失、分组失序、分组重复

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

回退 N 帧协议：发送窗口、滑动窗口协议

选择重传协议：接收窗口尺寸

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

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）

比特填充法（填充比特，连续 5 个 1，填充 1 个 0）

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

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

IPV4#

32 比特标识符、转换为十进制表示

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

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

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

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

运输层#

TCP 与 UDP 协议

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

复用与分用：发送方复用、接受收分用

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

TCP 流量控制#

滑动窗口机制、确认应答机制：seq 序号 ack 响应

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

域名系统 DNS：提供域名与 ip 映射、层次树状结构的域名结构

http 基本概念#

http：超文本传输协议

五类 http 状态码

http 常见字段

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

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

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

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

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

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

ping 查询报文类型使用：mac 头 + ip 头 + icmp 请求报文

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

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

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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