第一章 网络基础

网络基础

1，iso/osi七层模型

2，TCP/IP四层模型

3，IP地址

4，端口作用

5，DNS作用

6，网关作用

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1，iso/osi七层模型

iso-国际标准化组织

OSI-开放系统互联模型

iso-思科为其网络设备开发的操作维护系统，苹果操作系统，

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OSI七层模型

1,物理层（底层）-单位：比特

2,数据链路层-帧

3，网络层-报文

4，传输层-TPDU：数据传输单元

5，会话层-SPDU

6，表示层-PPDU

7，应用层（上层）-APDU

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物理层：设备之间的比特流的传输、物理接口、电气特性

数据链路层：成帧，用mac地址访问媒介，错误检测与修正

网络层：提供逻辑地址，选路（配IP,选路）

传输层，可靠与不可靠的传输，传输前的错误检测，流控

--比如端口--网页：80，邮件：25/110，ftp:21

会话层：对应用会话的管理、同步

表示层：数据的表现形式工，特定功能的实现-如加密

应用层：用户接口

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发邮件

打开网页（应用层）-写邮件点发送后（数据传递到表示层，数据转化为0010101，包括压缩加密，都在这层表示）-数据传递到会话层（判断数据是否如何处理，保存还是发送）--传递给传输层（写入端口号，确定协议等）--传递到网络层（写入自己地址，目标地址）--数据链路层（打入源mac地址和目标MAC地址?)--物理层

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1,物理层-扔进邮筒流转

2,数据链路层-给北京市某邮局

3，网络层-写目标地址XX市

4，传输层-信封上写收件人发件人

5，会话层-信封

6，表示层-加密

7，应用层-写信

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2，TCP/IP四层模型（实际上未使用七层模型，都使用的是四层模型）

应用层（包含七层中的应用，表示，会话层）

传输层：确定数据是否可靠，确定源端口目标端口，进行差错校验等

网际互联层/网络层：确定IP地址编码

网络接口层（包含七层中的数据链路，物理层）：负责mac地址编码，实际数据传递

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网络接口层（包含七层中的数据链路，物理层）

负责监视数据在主机和网络之间的交换。

事实上，TCP/IP本身并未定义该层的协议，而由参与互连的各网络使用自己的物理层和数据链路层协议，然后与TCP/IP的网络接入层进行连接。

地址解析协议（ARP）工作在此层，即OSI参考模型数据链路层。

windows命令：arp -a 把IP地址翻译为网卡地址

局域网内传输靠mac地址发送

交换机只认识mac地址，不认识IP地址

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网际互联层/网络层：确定IP地址编码

主要解决主机到主机的通信问题。

它所包含的协议设计数据包在整个网络上逻辑传输。

该层上有三个主要协议：

--网络协议（IP)

--互联网管理协议（IGMP）

--互联网控制报文协议（ICMP）用于ping的协议

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传输层

为应用层实体提供端到端的通信功能，保证了数据包的顺序传送及数据的完整性。定义了两个主要的协议：

--传输控制协议（TCP）：可靠的，面向链接的，较慢，但安全。（象打电话，有交流回应。），应用如：网页、邮件

--用户数据报协议（UDP)：不可靠的，面向无人，好处更快，可能会丢。（象发短信，无回应，可能丢失），应用如：QQ聊天

TCP/IP三次握手

1，A发送SYN信息（序列号=X) -->B接收SYN信息（序列号=X)-----(在么）

2，A接收SYN、ACK信息（序列号=Y,确认号=X+1)<--发送SYN、ACK信息（序列号=Y,确认号=X+1)-----（在，你还在么）

3，发送ACK信息（确认号=Y+1)-->接收ACK信息（确认号=Y+1)------（我在，我要给你发送信息）

(始终有交流沟通，如果有发错了，B会回应：你发错了，你再发一遍)

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应用层（包含七层中的应用，表示，会话层）

为用户提供所需要的各种服务，如：FTP、Telnet,DNS，SMTP

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数据封装过程

应用数据：数据(字节流）

应用层：FTP头+数据（FTP服务）

传输层：TCP头+FTP头+数据（记录了发送的协议，发送接收端口）

网络层：IP头+TCP头+FTP头+数据（源IP,目标IP)

数据链路层：以太帧头+IP头+TCP头+FTP头+数据（加上源mac地址，目标mac地址）

（以太帧头+目标地址+源地址+包类型+包数据(IP数据报）+CRC

以上是发送过程，接收过程相反。

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TCP/IP模型与OSI模型的比较

--共同点

1，都采用了层次结构的概念（分层结构更容易排错）

2，都能够提供面向连接和无连接两种通信服务机制

--不同点

1，前进七层，后者四层结构

2，对可靠性要求不同（后者更高）（TCP要求更高）

3，OSI模型是在协议开发前设计的，具有通用性，是参考性的协议。TCP/IP是先有协议集然后建立模型，不适用于非TCP/IP网络。

4，实际市场应用不同（OSI模型只是理论上的模型，并没有成熟的产品，而TCP/IP已经成为“实际上的国际标准”）

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22:57 2019918 星期三

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3，IP地址

IP包头（一共20字节，160位）

1，版本-4位|头部长度-4|优先级和服务类型-8|总长度-16

2，标识-16|标志3|片偏移-13

3，生存时间-8|协议-8|头部校验-16

4，源IP地址-32

5，目标IP地址-32

（以上共20字节，160位）

6，选项（如果有）

7，数据

（IPV4由于有6,7，所以不定长，每次接收都要判断，很浪费资源，所以以后IPV6采用写长包头，速度快）

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IP地址：

32位，分隔为四组

从00000000.00000000.00000000.00000000-11111111.11111111.11111111.11111111

即从0.0.0.0-255.255.255.255

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IP地址分类

分为ABCDE，DE不对民用开放。

A类：1.0.0.0.0-126.255.255.255 |最大网络数126（2^7-2)|最大主机数2^24-2|私有IP：10.0.0.0-10.255.255.255

B类：128.0.0.0-191.255.255.255 |最大网络数16384（2^14)|最大主机数2^16-2|私有IP：172.16.0.0-172.31.255.255

C类：192.0.0.0-223.255.255.255 |最大网络数2097152（2^21)|最大主机数2^8-2|私有IP：192.168.0.0-192.168.255.255

--127.0.0.1固定本机，不能使用）

--首位只能是1-223，否则不合法

--最大主机数=x-2(因为*.*.*.0代表网络本身,*.*.*.255代表当前网络广播地址）

+++.

A类，只第一位代表同一网络，后三位代表同一网络中的不同主机

B类，前两位代表同一网络，后两位代表同一网络中的不同主机

C类，前三位代表同一网络，后一位代表同一网络中的不同主机

（以上是人为划分，可以配合子网掩码改变）.

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子网掩码

######用来确定IP地址中哪一个数变化代表不同网段，哪一数变化代表一个网段中的不同主机。只要与255对应的IP变化就是不同网段，只要与0对应的IP变化就是一个网段中的不同主机。

##子网掩码中只能写成255.255.255.0么，唯一的规则就是所有的1必须连续的。

标准子网掩码：255.0.0.0,255.255.0.0,255.255.255.0

##IP和子网掩码不能单独使用，必须同时使用，

每个网络的第一个地址就是这个网络的的地址，最后一个地址是这个网络的广播地址

--标准A类：

IP地址：10.|1.1.200

subnet mask:255.|0.0.0

Network ID:10.|0.0.0

--标准B类：

IP地址：172.16.|1.200

subnet mask:255.255.|0.0

Network ID:172.16.|0.0

--标准C类：

IP地址：192.168.1.|200

subnet mask:255.255.255.|0

Network ID:192.168.1.|0

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变长子网掩码及子网规划：

IP地址：172.16.2.121

子网掩码：255.255.255.0

虽然是B类地址（172首位），但配了一个c类的子网掩码，这是可以的。

这样只有最后一位代表同一个段的不同主机。

网络地址：172.16.2.0

主机地址：172.16.2.1-172.16.2.254

广播地址：172.16.2.255

（广播地址是专门用于同时向网络中所有工作站进行发送的一个地址）

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网络地址和广播地址计算方法：

000000000000000|网络位00|网络位00|子网位00|主机位

172.016.002.121|10101100|00010000|00000010|01111001

255.255.255.000|11111111|11111111|11111111|00000000

网络地址0000000|10101100|00010000|00000010|00000000

广播地址0000000|10101100|00010000|00000010|00000000

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网络地址：IP与子网掩码相与出来的结果(只有两个都为1时才会出1，其他结果为0），因为前三位子网掩码都是1，所以结果中前三位是IP本身，主机位都是0

广播地址：看子网掩码中0位（除255），把对应的IP中的位都换成1就是结果。

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子网掩码可以任意分配，只要符合规则：

如下，A类地址，当C类用也是可以的。

10.102.10.101

255.255.255.0.

【0:24 2019919 星期四

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4，端口作用

在传输层，需要确定1-协议，2-发送端和接收端的端口号。这是最主要的功能。

端口号是什么

IP相当于门牌号码，端口相当于收件人。

--TCP协议包头

1，源端口-16|目标端口-16

2，序列号-32

3，确认号-32

4，数据偏移-4|保留-6|标志-6（URG,ACK,PSH,RST,SYN,FIN)|窗口-16

5，校验和-16|紧急指针-16

（以上共20字节，160位）

6，选项

7，数据

--UDP协议包头

1，源端口-16|目标端口-16

2，长度-16|校验和-16

3，数据

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端口号为16位，2^16=65536个，足够使用，一万以内一般是见给系统用的，一万以上给个人编程用的。

--常见端口号

FTP（文件传输协议）：20,21（20是数据传递，21用于登录传输命令）

SSH（安全shell协议）：22

telnet(远程登录协议）：23（现在都禁止开启，因为是明文传递，后台没有加密）

DNS（域名系统）：53（即是TCP也是UDP)

http(超文本传输协议）：80（网站

SMTP（简单邮件传输协议）：25（发件端口）

POP3（邮局协议3代）：110（收件端口）

端口号不再区分TCP或UDP，都预留。以上除DNS都是TCP,DNS,TCP/UDP都可以识别，都接受。

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查看端口号

netstat -an

选项：

-a：查看所有连接和监听端口

-n：显示IP地址和端口号，而不显示域名和服务名

状态：

--listening，代表这个端口开启了本机服务，正在被监听，

--established，已经存在的连接，一直在连接

--close_wait、time_wait，超时的连接

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协议 本地地址 外部地址 状态

TCP 0.0.0.0:135 0.0.0.0:0 LISTENING

TCP 0.0.0.0:443 0.0.0.0:0 LISTENING

TCP 127.0.0.1:1028 127.0.0.1:1031 ESTABLISHED

TCP 127.0.0.1:1029 127.0.0.1:1030 ESTABLISHED

TCP 127.0.0.1:6968 127.0.0.1:1080 SYN_SENT

TCP 192.168.2.104:5686 123.58.182.209:80 CLOSE_WAIT

TCP 192.168.2.104:5687 123.58.182.210:80 CLOSE_WAIT

UDP 0.0.0.0:500 *:*

UDP 0.0.0.0:5355 *:*

UDP 0.0.0.0:55453 *:*

UDP 192.168.2.104:138 *:*

UDP [::]:500 *:*

UDP [::]:4500 *:*

UDP [::]:5355 *:*

TCP需要监听，UDP不需要监听，所以UDP没有状态。

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5，DNS作用.

不配置DNS是无法访问互联网的。

DNS=Domain name system，域名系统/名称解析

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在互联网中，通过IP地址来进行通信

IP地址用数据表示，记忆起来太困难。如116.213.120.221

人对域名更加敏感。如www.sina.com

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host文件：本机解析文件：c:windowssystem32driversetchosts

此文件优先使用

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如在此文件中添加：

125.253.22.2 www.sina.com

C:WindowsSystem32driversetc>ping www.sina.com

正在 Ping spool.grid.sinaedge.com [111.62.64.152] 具有 32 字节的数据:

来自 111.62.64.152 的回复: 字节=32 时间=11ms TTL=56

来自 111.62.64.152 的回复: 字节=32 时间=11ms TTL=56

来自 111.62.64.152 的回复: 字节=32 时间=11ms TTL=56

来自 111.62.64.152 的回复: 字节=32 时间=11ms TTL=56

C:WindowsSystem32driversetc>ping www.sina.com

正在 Ping www.sina.com [125.253.22.2] 具有 32 字节的数据:

请求超时。

请求超时。

请求超时。

请求超时。

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从hosts文件到DNS

早期hosts文件解析域名

-名称解析效能下降

-主机维护困难

DNS服务

-层次性

-分布式

---工作原理

-客户机向DNS服务器发送域名查询请求

-DNS服务器告知客户机web服务器的IP地址

-客户机与web服务器通信

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域名空间结构

-根域：.

-顶级域

--组织域：edu,gov,com,gov,edu,net，org

--国家或地区域：cn,jp,hk,tw，uk,au,

-二级域:imooc,sina,sohu，个人申请的

-主机名：www,news，个人定义的

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DNS查询过程

客户机请求www.imooc.com.cn->本地域名服务器->根域名服务器->cn->com.cn->imooc.com

各级返回给本地域名服务器，然后再返回客户机，一般有缓存三天。

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DNS查询类型

从查询方式上分：

--递归查询：客户机向本地域名查询，一定要返回一个准确的结果。本身不能解析时，可以向另外的DNS服务器查询，得到结果后再返回给客户机。

--迭代查询：根域名服务器向->cn->com.cn->imooc.com查询，返回一个最优化的结果，允许返回一个类似的结果。可能是准确的结果，也可能是其他DNS服务器的地址。

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从查询内容上分

--正向查询：由域名查找IP

--反向查询：由IP查找域名

（大部分都是正向查询，邮件服务器是反向查询）

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6，网关.

1，网关（Gateway)又称网间连接器，协议转换器。

2，网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。

3，网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。

4，网关是一种充当转换重任的服务器或路由器。

交换机不能识别IP，只能识别Mac地址。交换机是低层设备，是数据链层协议，IP是网络层协议。

网关是一个计算机硬件设备，一般情况下是个路由器，也可以用服务器搭建，在服务器上搭建路由功能，用它模拟路由器。

网关就是有路由功能的XX，也可以是路由器，也可以是服务器。用于不同网段的互联网间通信。

比如你在教室里（不能出去），跟同室的人可以直接交换数据，但跟其他教室的人通信，就要找教室外的人中转。

--网关的作用：

1，网关在所有内网计算机访问不是本网段的数据报时使用。

（发给同一个网段的，直接由交换机处理。发给不同网段的数据，就要由网关处理。）

2，网关负责将内网IP转换为公网IP，公网IP转换为内网IP。

没有网关和DNS，是无法访问公网的，但在内网不影响使用。