计算机网络知识框架整理
计算机网络
基本知识总结
一、 网络模型结构
- OSI参考模型（七层）：物理层-数据链路层-网络层-传输层-会话层-表示层-应用层
- TCP/IP分层（四层）：网络接口层、网际层、运输层、应用层
- 五层协议：物理层-数据链路层-网络层、运输层、应用层
网络协议：
物理层：RJ45、CLOCK、IEEE802.39（中继器，集线器、网关）
数据链路：PPP、FR、HDLC、VLAN、MAC
网络层：IP、ICMP、ARP、RARP、OSPF、IPX、RIP、IGRP（路由器）
传输层：TCP、UDP、SPX
会话层：NFS、SQL、NETBIOS、RPC
表示层：JPEG、MPEG、ASII
应用层：FTP、DNS、Telnet、SMTP、HTTP、WWW、NFS
每层作用
物理层：通过媒介传输比特,确定机械及电气规范（比特Bit）
数据链路层：将比特组装成帧和点到点的传递（帧Frame）
网络层：负责数据包从源到宿的传递和网际互连（包PackeT）
传输层：提供端到端的可靠报文传递和错误恢复（段Segment）
会话层：建立、管理和终止会话（会话协议数据单元SPDU）
表示层：对数据进行翻译、加密和压缩（表示协议数据单元PPDU）
应用层：允许访问OSI环境的手段（应用协议数据单元APDU）
TCP三次握手四次挥手
三次握手：
第一次握手：客户端发送syn包(seq=x)到服务器，并进入SYN_SEND(发送)状态，等待服务器确认；
第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=x+1），同时自己也发送一个SYN包（seq=y），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV（接收）状态；
第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=y+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（已建立）状态，完成三次握手。
四次挥手
第一次挥手：主动关闭方发送一个FIN，用来关闭主动方到被动关闭方的数据传送，也就是主动关闭方告诉被动关闭方：我已经不会再给你发数据了(当然，在fin包之前发送出去的数据，如果没有收到对应的ack确认报文，主动关闭方依然会重发这些数据)，但是，此时主动关闭方还可 以接受数据。
第二次挥手：被动关闭方收到FIN包后，发送一个ACK给对方，确认序号为收到序号+1。
第三次挥手：被动关闭方发送一个FIN，用来关闭被动关闭方到主动关闭方的数据传送，也就是告诉主动关闭方，我的数据也发送完了，不会再给你发数据了。
第四次挥手：主动关闭方收到FIN后，发送一个ACK给被动关闭方，确认序号为收到序号+1，至此，完成四次挥手。
TCP/UDP
这是传输层的两个协议，先说一下传输层的两大功能：
复用：在发送端，多个应用进程公用一个传输层；
分用：在接收端，传输层会根据端口号将数据分给不同的应用进程。
传输层和网络层的区别：
网络层为不同的主机提供通信服务，传输层为不同应用进程提供通信服务。
网络层只对报文头部进行差错检测，而传输层对整个报文进行差错检测。
UDP（User Data Protocol）用户数据报协议
- 无连接
- 不可靠（不能保证都送达）
- 面向报文（UDP数据传输单位是报文，不会对数据进行拆分和拼接操作，只是给上层传来的数据加个UDP头或者给下层来的数据去掉UDP头）
- 没有拥塞控制，始终以恒定速率发送数据
- 支持一对一、一对多、多对多、多对一
- 首部开销小，只有8字节
TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议
- 有连接
- 可靠的
- 面向字节流
- 全双工通信，TCP两端既可以作为发送端也可以作为接收端
- 连接的两端只能是两个端点，即一对一，不能一对多
- 至少20个字节，比UDP大的多
TCP连接
TCP连接是一种抽象的概念，表示一条可以通信的链路。
每个TCP连接有且仅有两个端点，表示通信的双方，且双方在任意时刻都可以作为发送者和接受者。
套接字
一条TCP连接的两端就是两个套接字。
套接字 = IP地址 ：端口号
因此，TCP连接 = （套接字1，套接字2）= （IP1：端口号1，IP2：端口号2）
TCP对应的协议：
（1） FTP：定义了文件传输协议，使用21端口。
（2） Telnet：一种用于远程登陆的端口，使用23端口，用户可以以自己的身份远程连接到计算机上，可提供基于DOS模式下的通信服务。
（3） SMTP：邮件传送协议，用于发送邮件。服务器开放的是25号端口。
（4） POP3：它是和SMTP对应，POP3用于接收邮件。POP3协议所用的是110端口。
（5）HTTP：是从Web服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。
UDP对应的协议：
（1） DNS：用于域名解析服务，将域名地址转换为IP地址。DNS用的是53号端口。
当DNS客户机需要在程序中使用名称时，它会查询DNS服务器来解析该名称。客户机发送的每条查询信息包括三条信息：包括：指定的DNS域名，指定的查询类型，DNS域名的指定类别。基于UDP服务，端口53. 该应用一般不直接为用户使用，而是为其他应用服务，如HTTP，SMTP等在其中需要完成主机名到IP地址的转换。
（2） SNMP：简单网络管理协议，使用161号端口，是用来管理网络设备的。由于网络设备很多，无连接的服务就体现出其优势。
（3） TFTP(Trival File Transfer Protocal)，简单文件传输协议，该协议在熟知端口69上使用UDP服务。
ARP地址解析协议
地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。
1：首先，每个主机都会在自己的ARP缓冲区中建立一个ARP列表，以表示IP地址和MAC地址之间的对应关系。
2：当源主机要发送数据时，首先检查ARP列表中是否有对应IP地址的目的主机的MAC地址，如果有，则直接发送数据，如果没有，就向本网段的所有主机发送ARP数据包，该数据包包括的内容有：源主机 IP地址，源主机MAC地址，目的主机的IP 地址
3：当本网络的所有主机收到该ARP数据包时，首先检查数据包中的IP地址是否是自己的IP地址，如果不是，则忽略该数据包，如果是，则首先从数据包中取出源主机的IP和MAC地址写入到ARP列表中，如果已经存在，则覆盖，然后将自己的MAC地址写入ARP响应包中，告诉源主机自己是它想要找的MAC地址。
4：源主机收到ARP响应包后。将目的主机的IP和MAC地址写入ARP列表，并利用此信息发送数据。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，表示ARP查询失败。
注意：广播（255.255.255.255）发送ARP请求，单播发送ARP响应。