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你应该知道的计算机网络知识

编辑:互联网思维网时间:2019-03-16 14:16:25阅读次数:

前言

作为一个程序员,我无法应对网络。现在我们的手机,电脑,毫不夸张地说,离开了网络是一个“废品”,它们的作用会大打折扣。在本文中它的作用,它主要用于网络的非工作人员的职业发展准备“在最短的时间内,在知识的最了解”为前提起笔。

目录

  1. 大纲
  2. 实体层
  3. 数据链路层
  4. 网络层
  5. 传输层
  6. 应用层

大纲

首先要了解我们所知道的种类繁多,但有些不明白的专业术语的含义

互联网

互联网是世界上最大的当今网络,“网络的网络”。一世。?。,所有的互联网是一个巨大的网络互连网络。

互联网包括:

  • 边缘部分:主
  • 核心组件:大量的这些网络连接和网络路由器(路由器,这不是我们的家用路由器)

醚是现在最常用的本地通信协议,它是以太网MAC帧上传输。作为同时醚只允许一个计算机发送数据时,它必须有一个检测机构,其CSMA / CD协议:

  1. 多址:在多址方式的多个计算机被连接到总线
  2. 载波感测:是否被发送,每个站必须不断检测信道
  3. 碰撞检测:发送侧边缘监视器

OSI

OSI基本参考模型,只要遵守OSI标准,任何两个系统可以进行通信。OSI七层协议的架构,TCP / IP协议是一个四层的建筑,所以我们采取一种折中的方法,学习计算机网络的原理时经常使用的五个协议架构:物理层,数据链路通道层,网络层,传输层和应用层


实体层

计算机世界上只有0和1,当你正在阅读本文,存储在计算机中也是0和1的组合的一个长长的清单。但是,这些数字不是一个真正的物理介质传输,有必要为光信号或电信号转换,这一层负责为这些比特流(0101)和光电转换信号。

如果没有物理层,网络不存在,共享的数据不存在,因为该数据不能在网络中流动。


数据链路层

是不是一个比特的数据流以这种形式被发送,而是被分成一个然后转移。

MAC地址

也被称为计算机的硬件地址,它被固化在适配器(卡)占48到ROM地址。MAC地址可用于仅一个计算机之间的差异,因为它是世界上独一无二的

PS:当一台计算机具有一个以上的卡,MAC地址不能唯一对应于一个计算机。例如,一台计算机安装了两个卡,一个用于与外界进行通信的计算机,并且所述第二卡到内部本地通信。这一次虽然有两个MAC地址,但实际上在同一台计算机。

分组交换

由于该数据具有在一帧进行划分,由于不同的预定最大帧长度的不同链路,我。?。,MTU(最大传输单元),帧超过谁必须被阻挡的MTU。例如,一旦能够运送5吨货物,同时存在有限的道路携带两吨重的三倍,那么你必须运输的卡车。

桥根据目的地地址工作在数据链路层,所述帧转发和过滤所接收的MAC帧。

以太网交换机

甲桥实际上是多个接口,直接在每个接口的以太网交换机连接到另一单个主机或毂,可容易地实现VLAN(虚拟LAN)

以太网MAC帧

MAC帧格式为:


  • 目的地址:MAC地址48的收件人
  • 源地址:48位的发送器MAC地址
  • 类型字段:在一个标志是什么协议的使用,为0X0800为IP数据包

网络层

只有如果没有数据链路层网络层,数据只能在同一链路上传输不能被跨越链路发送。与网络层,数据链路将能够在不同的域中的数据传输。

IP地址

地址的IP地址也被称为软件,存储在计算机的内存中,IPv4地址是32位,IPv6地址是128位

IP地址和MAC地址
  • 上述使用IP地址网络层,数据链路层的MAC地址
  • IP地址是逻辑地址,MAC地址是物理地址
  • IP分组报头的源地址和目的地址部分不在运输途中改变,MAC帧中,源地址和目的地址中的首标部分将改变每次路由器

IP地址分类

IP地址= { }

A类地址:0.0。0.0至127.0。0.0
B类地址:128.0。0.0?191.255。0.0
C类地址:192.0。0.0至223.255。255.0

经过分赛区的IP地址

IP地址= { }

例如,一个单元具有B类的IP地址,145.13。0.0,条件是所述目的地址是145.13。x。X数据报将被发送到路由器的网络?。经过内部细分变为:,, 。但仍然是一个网络的性能外,即。的路由器R接收该分组时,目标地址,然后发送到相应的子。

子网掩码

1一般由一个串和零的字符串,没有网络无论配发的IP地址和子网掩码做逐位网络地址可以推导。

所有网络必须使用子网掩码,并且必须具有此列的子网掩码在路由表。如果网络无细分,那么网络的子网掩码是默认的子网掩码。
默认的子网掩码地址类255.0。0.0
B类子网掩码默认地址255.255。0.0
默认C类子网掩码地址255.255。255.0

虽然子分裂增加的灵活性,但降低了主机的总数可以被连接到网络的。

超级构成IP地址

IP地址= { }

使用网络前缀无类域间路由CIDR

例如,128.14。35.7/20,这意味着顶20是主机号12的网络前缀。此外,相同的IP地址的CIDR网络前缀,以形成连续的“CIDR地址块”

地址掩码:CIDR地址掩码32时,类似副掩模。

IP数据报

在网络层,数据是IP数据报(IP分组)的形式被发送

20固定长度的报头字节之前,所有的IP数据报是必要。4个字节之后的长度是可变的一个可选的字段,其。

IP数据报头固定字段分析:

  • 版本:IP协议版本,IPv4或IPv6
  • 头长度:记录头部分的长度,至多1111,我。?。,15的32位字长,我。?。,60个字节。当标题长度不是4个字节的整数倍,填充字段需要被填充的最后一个。
  • 服务类型:一般没用
  • 总长度:指头部和数据长度并。截至216-1 =字节。然而,由于数据链路层的预定数据长度的具有每帧MTU的最大长度,1500字节的以太网MTU是预定的,从数据报中的范围的前提下,从而必须进行分段处理
  • ID:产生每个IP数据报中,计数器+ 1,并将该值分配给识别字段。以后仍然数据报进行分片,所述识别是相同的与数据分组描述
  • 标志:占三,最低水平记录为MF(以上碎片)。 MF = 1,表明有碎裂; MF = 0被描述,其具有一个最后片段。中间的一个表示DF(不分段),这意味着未片段。只有当DF = 0,如果允许分片。
  • 位移段:片剂,也称为位移,相对于该用户数据字段,其中,所述薄膜开始的起点。位移片8字节偏移单元。因此,每个瓦片的长度必须是8个字节的整数倍。
  • 生存时间:TTL(生存时间)。网际数据分组可以在路由器255的最大数量通过,路由器一个TTL的每经过 - 1,并丢弃该数据包是0。
  • 协议:记录由协议使用的数据携带的消息。
  • 头校验:只是数据报头检查,没有检查数据部。不为零的数据包将被丢弃。
  • 源和目的地址:不解释

IP层报文转发过程

每个路由器内部维护的路由表,路由表包含下述()。

当使用中子数据包转发,路由表必须包含下列三个元件:和。

主机特定路线:指示路线特定目标地址

默认路由:它发布一条缺省路由,当数据包不知道哪个路由器问题。使用默认路由时的网络连接是非常少的外来合适。

分组路由器转发算法

  1. 从在该数据报的目的IP地址获取d,获取对象网络地址N
  2. 如果N是直接连接到直接递送(不需要转发到其他路由器,直接递送至目的地主机)的路由器的网络地址,否则 - >(3)
  3. 如果目的地地址d为在路由表中的特定主机路由,发送的数据分组把路由器,或 - >(4)
  4. 如果到达的路由表的网络N,发送的数据分组把路由器,或 - >(5)
  5. 如果在路由表中的缺省路由,到路由器,否则 - >(6)
  6. 报告错误数据包转发

虚拟专用VPN

在互联网目标地址的所有的路由器是私有地址的所有数据包不会被转发,这里有三种私有地址(虚拟IP地址)

  • 10.0。0.0-10.255。255.255
  • 172.16。0.0到172.31。255.255
  • 192.168。0.0至192.168。255.255

现在A公司在广州,另一个在上海一处想,他们有自己专用的地方。那么,如何将二者连接专用?

  1. 租用的通信线路电信为导向的组织,致力于,但太贵了
  2. 利用互联网作为通信公共载波,这是一个虚拟专用VPN

网络地址转换(NAT)

多个NAT路由器的专用内部主机的公网IP地址,网络地址转换必须由主机NAT路由器发送执行和接收IP数据报。

此外,NAT还可以使用的端口号,变换成网络地址和端口转换NAPT

ARP协议

ARP是解决在同一LAN和MAC地址的主机或路由器,IP地址的映射的IP地址的问题 - > ARP - > MAC地址

每个主机有一个ARP缓存,其具有主机和路由器存在于本地IP地址到MAC地址的映射表。这里是如何的ARP:

但如果是跨使用ARP网络?

  1. 播出此网络上
  2. 主机没有找到,那么路由器
  3. 路由器帮助转发(另一个网络上播出)
  4. 发现ARP请求完成时,它不返回发现(2)

传输层

该层是最重要的,这是因为数据传输数据链路层,网络层,这两层是不可靠,最大输送。那意味着什么? 也就是说,他们不给你负责提交正确的数据。然而,该层中的TCP协议将提供可靠的传输

该层主要集中在两个协议:UDP和TCP

用户数据报协议(UDP)

UDP主要特点:

  • 没联系
  • 尽最大努力交付
  • 面向消息的:应用层的数据包直接还清UDP报头加上掷船上的IP层,不合并也不分裂
  • 无拥塞控制
  • 支持一对一,一对多,多对多一对多的沟通和互动
  • 报头开销小,只有8个字节
UDP报头
  • 源端口:源端口号。其他的选择,当你需要一个答复,不需要全0
  • 目的端口:目的端口号。它必须被用来在结束传递消息
  • 长度:UDP数据报的长度,8(仅首部)的最低
  • 和检查:IP数据报头唯一区别在于测试,UDP需要检查与所述报头和数据部分

传输控制协议(TCP)

TCP的主要特点:

  • 面向连接的传输层协议
  • 每个TCP连接只能有两个端点,TCP是一个点
  • 提供可靠的交付
  • 全双工通信
  • 字节流和
TCP工作流程
TCP连接

TCP连接的端点叫做套接字(socket)

每个TCP连接是唯一地通过通信确定的两个端点(插座)。这就是:

TCP数据包报头段
  • 源和目的端口:UDP端口生效
  • 编号:数据段报的第一个字节的序列号
  • 没有确认:下一个段的所期望的接收到的数据字节的序列号的其他
  • 数据偏移量:TCP数据包报头的长度段
  • 保留:使用后,目前0
  • 紧急URG:如果URG = 1,示出了紧急指针字段是有效的,告诉系统它是紧急数据被尽快转移。例如,突然要中断传输
  • 确认ACK:ACK = 1个的确认号码是有效的,ACK = 0是无效的确认号码。TCP提供了连接之后发送的所有的段被建立必须设置为ACK
  • 推PSH:如果PSH = 1后,则接收器接收段不再等到整个缓冲器是满的,但直接递送向上
  • 复位RST:当RST = 1,一个严重的错误描述TCP连接,该连接必须被释放并重新连接
  • 同步SYN:用于串行连接同步建立。当SYN = 1,ACK = 0表示这是当连接请求段,如果对方同意建立连接,然后在相反的SYN段响应= 1,ACK = 1
  • 终止FIN:当FIN = 1,则这指示发送者的数据段已经被发送,并释放连接的要求
  • 窗口:告诉对方:从报段确认号码的头中的日期,接收者当前允许从对方发送的数据的量。这是作为一个接收器,让发件人设置其发送窗口基础
  • 检验:用UDP,测试的头和数据部分
  • 紧急指针:URG = 1时活性,表明紧急数据的端部的所述段中的位置
  • 选项:最多40个字节,如果没有则为0
窗口

TCP在一个非常重要的概念,那就是窗口(发送和接收窗口)

由于停止和等待协议是非常低效的,所以窗口的概念衍生。图为发送方保持传输窗口中,该窗口5位于传输分组可以在不等待彼此的确认来连续地发送。每个接收到确认,提出了窗口的分组发送位置。这极大地提高了信道的利用率!

接收机不发送,而不是使用累积识别的方式每个分组的确认分组,。换句话说,最后一个分组,以便确认消息发送到。

超时重传

如果发送方等待了一会儿,还是没收到确认ACK数据包,它会开始超时重传。等待时间超时重传(RTO,超时重传)。

然而,RTO的值是不固定的,连接时间总是比往返时间略大(RTT,往返时间)。假设发送最后5秒的消息,发出确认消息后面还收到对方的后需要5秒,然后是10秒RTT,RTO,这将是比10秒稍大。所以,经过一个多RTO没有收到确认包认为一个数据包丢失,就需要重传。

流量控制

使用滑动窗和的分组的传输时间到流动控制段。

拥塞控制

发送者维护拥塞窗口拥塞窗口,拥塞窗口发送窗口=。

:CWND = 1,然后在传输每一轮通过双
:让在传输+1每一轮后慢慢增加的CWnd



只要慢启动算法确定网络拥塞,阕被设置为一半当前发送(不小于2)的拥塞窗口,拥塞窗口和被设置为1,重新运行。

除了慢启动和拥塞避免算法,有一组快速重传和快速恢复算法:

:接收器在时间上发送一个确认,只要发送者和三个连续的重复确认,重发接收到的立即
:当发送端收到连续三个重复确认,阕减半,拥塞窗口设置为临界值设为。

TCP三次握手

TCP三次握手建立一个连接断开和访谈的第四波爱问知识。

问:为什么要三次握手,两个不?

甲:设想,A首先发送用于连接的请求时,在滞留的网络节点,A重发超时,则该正常,A会愉快地用B进行数据传输的一切。等待,直到连接被释放后,突然失去了连接请求给B,如果它是双向的握手,然后,B发送一个确认,即使是确立了它们连接。不刻意去证实,因为我根本不想来传递数据啊一个事实。但是,B为如认为有数据来了,等了这么愚蠢。其结果是资源的浪费。

更脚踏实地的解释是:A B键



TCP四个波

问:为什么要4挥手,不是两次,三次?

A:
首先,由于TCP全双工通信,双方的数据发送方。A要关闭连接,等待发送数据时,FIN被发送到B。(此时的半封闭的)
然后,ACK乙此时发送确认,和B,当要发送的,发送(例如数据。g。做发行前的一些处理)
此外,发送数据B完成后,向A发送FIN。(情形B半封闭的)
然后,A发送ACK,进入TIME-WAIT状态
最后,经过2 MSL B接收任何消息传来,则确定所述乙ACK接收。(在这种情况下,A,B是在全闭状态考虑)

PS:以上步骤仔细分析就会知道为什么不下四次浪潮。

问:为什么要等待2MSL(最大段生存)的TIME_WAIT时间前到关闭?

答:发送最后的ACK应答客户端,但ACK可能会丢失。服务器如果发给会重复没有ACK,FIN段。客户端无法立即关闭它,它必须确认服务器收到ACK。客户端发送ACK之后进入TIME_WAIT状态。客户端会设置一个计时器,等待时间2MSL。如果你在这段时间内再次收到FIN,则客户端将重新发送ACK并再次等待2MSL。MSL指最高时间在最大存活时间网段,2MSL是一个应答发送和期望。如果直到2MSL,客户没有再次接到FIN,则客户端的结论是,ACK已成功接收,TCP连接。

更脚踏实地的解释:



应用层

最有名的是应用层协议的HTTP,FTP,并有一个重要的DNS

域名系统(DNS,域名系统)

可以DNS域名(E。g。)转换成IP地址。

域名服务器类别

  • 根域名服务器:域名服务器的最高水平
  • 顶级域服务器:它的名字
  • 权限域名服务器:如果一个服务器区
  • 本地域名服务器:主机发送一个DNS查询请求发送给它

DNS查找

  1. 主机一般都是用来查询本地域名服务器递归查询
  2. 本地域名服务器查询根域名服务器,通常由迭代查询
    递归查询:BA广州怎么问,A不知道,一问C,C不知道要问d。直到知道,直到然后一层一层地告诉要告诉乙。
    迭代查询:BA广州怎么问,A不知道,一说你可以问C,那么B就问C,C不知道,C告诉你可以问d,那么B会问d。直到乙知道到目前为止
DNS查询示例:域名X。汤姆。主持人想知道?。杰瑞。IP地址
  1. 主机X。汤姆。鲜香本地域名服务器DNS。汤姆。递归查询

  2. 本地域名服务器使用迭代查询。它首先要求一个根域名服务器

  3. 根域名服务器,告诉它,你问的顶级域名服务器DNS。

  4. 本地域名服务器DNS服务器询问顶级域名。

  5. 顶级域名服务器,告诉它,你问权限域名服务器DNS。杰瑞。

  6. 本地域名服务器域名服务器的DNS请求允许。杰瑞。

  7. DNS域名服务器的权威。杰瑞。告诉它被查询的主机的IP地址

  8. 本地域名服务器查询结果告诉主机X。汤姆。

    
    

网址

可以省略端口和路径:URL的格式。

使用HTTP协议URL:,HTTP默认端口号为80

HTTP协议

HTTP是一种面向事务的数据传输,它是一个整体,所有接收或不接收的所有。

每个HTTP请求需要建立一个TCP连接的TCP连接,并释放。

HTTP是一种无连接,无状态。由于每个请求是一个新的请求。

HTTP / 1.0缺点:无连接,每个请求必须重新建立TCP连接,所以每个HTTP请求必须花费两倍的RTT时间(TCP请求,HTTP请求)

HTTP / 1.1:使用永久连接,即保持了一段时间的TCP连接。


HTTP GET和POST

GET请求通常用于查询,数据采集,和POST请求是用于数据传输的
GET请求参数的URL,并且因此不能用于敏感数据的传输GET请求,而在请求首部,比GET请求的安全性稍高POST请求参数


曲奇饼

Cookie的跟踪使用网络用户,代表了HTTP服务器和用户的状态信息之间的传递。

Cookie的工作:


当然,cookie是一把双刃剑,而且是危险的,电子的便利。g。隐私等的损失,用户可以决定是否要使用Cookie

会议

cookie被存储在客户端上,虽然这次会议是存储在服务器。当服务器接收发送的用户cookie,根据意愿找到对应的Cookie在会话的SessionID,如果产生不是一个新的SessionID回用户

总而言之,Cookie和会话是在不同的地方来存放它同样的事情。

HTTPS

HTTPS基于HTTP协议,HTTP和TCP在添加层SSL / TLS加密层,以解决不安全HTTP的问题的中间协议:冒充,篡改,窃听三大风险。

HTTPS是如何实现安全和加密有兴趣的可以参考下面的文章


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