1-2 计算机网络

1-2.1 网络分类
1-2.2 网络拓扑结构
1-2.3 网络组成

• 1-2.3.1 网络组成 - 网卡、网络服务器
• 1-2.3.2 网络传输介质
• 1-2.3.3 网络连接设备
• 1-2.3.4 网络组成 - 软件

1-2.4 网络架构体系

• 1-2.4.1 OSI参考模型
• 1-2.4.2 TCP/IP模型

1-2.5 网络通信协议

• 1-2.5.1 HTTP 协议

  • URL解析
  • 请求方法
  • 响应状态
  • HTTPS 协议
  • 应用层其他协议

• 1-2.5.2 TCP 协议

• 1-2.5.2 UDP 协议

• 1-2.5.2 IP 协议

• 1-2.5.5 ICMP、ARP 、RARP协议

1-2.6 网络基本服务

计算机网络：通过软硬件设备，将不同物理地址的计算机连接起来，实现资源共享和信息交互。

网络通信对象：计算机网络 + 通信协议 + 端口
查看端口号：cmd - netstat -ano

1-2.1 网络分类

（1） 按连接方式：有线、无线
（2）按覆盖区域分类：局域网、城域网、广域网、互联网（万维网）
（3） 按所有者分类：

• 公网：
  Internet：国际互联网，1969年投入使用，是由使用公用语言互相通信的计算机连接而成的全球网络。涵盖万维网（World Wide Web，全球信息网）
  目的：允许世界上的人们进行通讯与共享信息。

• 私网：局域网 - 城域网 - 广域网
  （1） Intrannet：企业内部网，局域网。相对封闭的网络环境、防火墙保护、有权限控制。使企业内部的敏感信息以及机密受到保护。
  （2） 以太网：使用最广泛的局域网技术。
  

1-2.2 网络拓扑结构

拓扑结构：组网过程中，通信线路（网线）和站点组成的几何形状。

• 总线型
  单一的通信线路。所有站点直接连接到一条总线上。
  应用：超小型局域网，如家庭、宿舍等。
  优点：结构简单，易于扩展。
  缺点：总线故障，会导致网络瘫痪。一次只能供一个端发送或接收。
  

• 星型
  唯一的转接结点（集线器/交换机）。各站点通过点到点连接到转接结点上。
  应用：小型局域网，如公司、学校等。
  优点：结构简单，易于管理。
  缺点：转接结点故障，会导致网络瘫痪。
  

• 环型
  各站点通过通信线路连接成闭合的环。大型局域网、城域网核心部分。
  应用：地铁、高速公路、发电等。
  优点：结构简单。
  缺点：不便于扩展和维护。
  

• 树形
  结点按层次连接，信息交换主要在上下层结点之间。除了叶子结点，都是转接结点。
  应用：基站，光纤网等。
  优点：组网灵活，易于扩展。
  缺点：对根节点依赖性大，相邻或同层结点之间不能直接传递信息。
  

• 网状：
  两两连接，广域网广泛应用。
  优点：节点多，负荷少，阻塞少。局部故障不影响整体，可靠性高。
  确定：线路多，不易管理。

1-2.3 网络组成

硬件	网卡、网络服务器
传输介质	双绞线、电缆、光纤、无线电波
连接设备	中继器、集线器、交换机、路由器、猫

软件	操作系统、网卡驱动、通信协议、应用软件

1-2.3.1 网络组成 - 网卡、网络服务器

• 网卡：网络接口卡NIC（Network Interface Card），网络适配器。
• 网卡拥有唯一MAC地址（物理地址），MAC由12位十六进制数组成：6位厂商 + 6位流水号。
• 查看物理地址：cmd + ipconfig /all
• 网络服务器：提供网络服务的计算机。

1-2.3.2 网络传输介质

• 有线传输介质：双绞线（屏蔽、非屏蔽）、同轴电缆、光纤（单模、多模）。
  （1）双绞线：应用于短距离室内局域网，速度快，造价便宜，通用性高。
  （2）同轴电缆：应用于长距离高速通信，抗干扰性强，衰减少。
  （3）光纤：应用于海底电缆、跨国核心网等，容量大，传输宽度大。
• 无线传输介质：蓝牙、无线局域网（WiFi）、卫星通信。

1-2.3.3 网络连接设备

• 中继器：放大加强信号，解决信号传输中衰减的问题。总线型。
• 集线器：多接口的中继器。星型。
• 交换机：多端口网桥。
• 路由器：网关设备，连接不同速率协议的网络。多端口，数据包传输。
• 猫：调制解调器，将数字信号与电话线传输的模拟信号进行转换。

1-2.3.4 网络组成 - 软件

• 操作系统
  （1）服务器：Unix、Linux、Windows Server
  （2）桌面：Windows、Mac
  （3）移动：Android、IOS
• 网卡驱动：与网卡一起完成数据发送接收的程序。
• 通信协议：OSI模型、TCP/IP模型。
• 应用软件：浏览器，客户端等。

1-2.4 网络架构体系

分层：下层为上层服务，同一层使用同一个协议。
通信模型：OSI参考模型、TCP/IP模型。

1-2.4.1 OSI参考模型

OSI：Open System Interconnect，开放式系统互联，理想状态的参考模型。

• ISO：国际化标准组织。
  IOS：苹果操作系统。

（1）应用层
提供软件接口，使程序能够使用网络服务。
支持协议：HTTP、FTP、Telnet、SMTP、POP3等
应用层、表示层、会话层：上层数据

（2）表示层
数据的表示、安全与压缩。数据格式化，编码转换，加密解密，压缩，图片格式。

（3）会话层
建立、管理、终止会话。区分不同应用的会话数据。

（4）传输层
定义传输数据的协议端口号，以及流量监控和差错校验。是上层数据和下层物理线路的中转站。
支持协议：TCP、UDP

（5）网络层
确定 IP 地址，实现不同网络之间的路径选择。
设备：网关、路由器
传输单位：数据包（Packet）
支持协议：IP、ICMP、ARP、RARP

• IP 地址（0~255）
• 查看 IP：cmd - ipconfig
• 测试本机的 TCP/IP 协议是否正常工作：ping 127.0.0.1
• IPV4：32位，网络地址 + 主机地址
• IPV6：128位，有2¹²⁸个ip地址
• IP 地址分类：A（大型）、B（中型）、C（小型）、D（主播）、E类（研究和实验）

（6）数据链路层
确定 MAC 地址（MAC 子层），将上层包拆分位帧（LLC 子层）
设备：网卡、交换机、网桥
传输单位：1 帧 = 1500 Byte = 1500 * 8 bit = 1500 * 8 * 2 二进制
FCS：帧校验序列

• MAC（物理）地址
• 查看 MAC：cmd - ipconfig /all
• 12位16进制数：产商编号（6）+ 网卡流水号（6）

（7）物理层
建立、维护、断开物理连线。
线缆：双绞线、电缆、光纤、无线电波
设备：中继器、集线器、调制解调器
传输数据：Bit

1-2.4.2 TCP/IP模型

TCP/IP 模型：Transmission Control Protocol / Internet Protocol 传输控制协议/互联网协议。
分层：应用层、传输层、网络层、网络访问层

1-2.5 网络通信协议

通信协议（Protocol）：语义、语法、时序

• TCP/IP 模型的主要协议
  应用层：HTTP、FTP、SMTP、DNS
  传输层：TCP、UDP
  网络层：IP、ICMP、ARP、RARP

1-2.5.1 HTTP 协议

HTTP ：超文本传输协议，服务器传输超文本到本地浏览器的协议，基于请求/响应的无状态协议，默认端口80.

• URL 解析

url：统一资源定位符，即网址。
uri：统一资源标识符。
DNS服务器：将域名与相对应的 IP 地址进行转换。

• 请求方法

请求方法	描述
get	获取页面信息
post	提交数据
head	获取报头
put	更新数据
patch	局部更新
delete	删除数据
options	查看服务器性能
trace	用于测试诊断，回显服务器收到的请求
connect	代理服务器

• 响应状态

1-临时响应，2-请求成功，3-重定向，4-请求错误，5-服务器错误

1XX	临时响应
100	Continue，继续，收到部分请求，客户端应继续请求
101	Switching Protocols，切换协议，服务端根据客户端的请求切换协议

2XX	请求成功
200	OK，请求成功。一般用于 get 和 post
201	Created，已创建。成功请求并创建新资源
202	Accepted，已接受。已接受请求但未处理
203	Non-Authoritative Information，非授权信息。返回其他源的信息
204	No Content，无内容。请求成功但不返回内容，页面未更新可保持当前页面
205	Reset Conten，重置内容 。请求成功并重置页面内容，通过返回码重置表单
206	Partial Content，部分 get。请求成功并处理部分 get 请求

3XX	重定向
300	Multiple Choices，多选择。请求资源多个地址，返回资源特征和地址列表
301	Moved Permanently，永久移动。请求资源永久移动到新URL，返回新URL，之后所有请求都会自定向到新URL
302	Found，临时移动。请求资源临时移动，客户端应继续使用原URL
303	See Other，查看其他地址。GET 或 POST
304	Not Modified，未修改。客户端缓存访问资源，请求资源未修改，不返回任何资源
305	Use Proxy，使用代理。请求资源需通过代理访问
307	Temporary Redirect，临时重定向。GET 重定向

4XX	请求错误
400	Bad Request，语法错误。服务器无法理解
401	Unauthorized，未授权。请求要求用户身份认证
403	Forbidden，拒绝执行。服务端理解请求但拒绝执行
404	Not Found，未找到。服务器找不到请求资源
405	Method Not Allowed，方法禁用。客户端请求方法被禁止
406	Not Acceptable，不接受。服务器无法完成要求
407	Proxy Authentication Required，未授权。请求需要代理的身份认证。
408	Request Time-out，请求超时。客户端发送请求时间过长
409	Conflict，请求冲突。PUT
410	Gone，已删除。请求资源不存在
411	Length Required，需有效长度。请求需带 Content-Length 信息
412	Precondition Failed，未满足前提条件。请求前提条件错误
413	Request Entity Too Large，请求实体过大，无法处理，暂时无法处理会返回 Retry-After
413	Request-URL Too Large，请求URL过长，无法处理
414	Unsupported Media Type，不支持媒体类型。无法处理请求附带的媒体格式
415	Requested Range No Satisfiable，客户端请求范围无效
416	Expectation Failed，未满足期望值。服务器无法满足 Expect 请求头信息

5XX	服务器错误
500	Internal Server Error，服务器内部错误
501	Not Implemented，服务器不支持请求方法
502	Bad Getaway，错误网关。代理服务器从远端服务器收到无效请求
503	Service Unavailable，服务不可用。系统维护或超载
504	Gateway Time-Out，网关超时。代理服务器未及时从远端服务器获取请求
505	HTTP Version Not Supported，HTTP协议不受支持。服务器不支持请求的HTTP协议版本

• HTTPS 协议

（1）SSL：Secured Sockets Layer，安全套接层。对 http 数据传输进行加密。
（2）TSL：Transport Layer Security，传输层安全协议。SSL 升级版，标准化版。
（3）HTTPS：HTTP + SSL / TSL，加密传输。

• 应用层其他协议

（1）FTP：File Transfer Protocol，文本传输协议。默认端口 20，分为主动模式 Active Model（服务器发起数据传输）和被动模式 Passive Model（服务器被动接受数据传输）。
（2）DNS：Domain Name System，域名系统。默认端口 53，提供域名解析服务，将域名解析成IP。
（3）SMTP/POP3：邮件收发协议。SMTP 发送邮件协议，默认端口 25。POP3 接受邮件协议，默认端口 110。
（4）Telnet：远程终端控制协议，默认端口 23，已被 SSL 替代。

1-2.5.2 TCP 协议

TCP：Transmission Control Protocol，传输控制协议，传输层协议。
提供面向连接的、可靠的数据传输，传输速度慢。
传输前先建立连接，完成后断开连接。
提供超时重发、丢弃重复数据、校验数据、流量控制等功能。
TCP 与 UDP 区别：三次握手，四次挥手。

1-2.5.3 UDP 协议

UDP：User Datagram Protocol，用户数据报协议。
提供非面向连接、不可靠的数据传输。
不保证数据按顺序传递，可能丢包，传输速度快。
用于邮件、直播、微信等。

1-2.5.4 IP 协议

IP：Internet Protocol，网络互联协议，网络层协议。
TCP、UDP 都以 IP 数据包格式传输。
不可靠，无连接。

1-2.5.5 ICMP、ARP 、RARP协议

（1）ICMP：Internet Control Message Protocol，网络控制消息协议。
用于诊断网络连通性：Ping命令。
ping -t（不间断） -a（解析成 ip 地址） -l（指定包含字节数，默认 32）

（2）ARP：Address Resolution Protocol，地址解析协议。将 IP 地址翻译为 MAC 地址。

（2）RARP：Reverse Address Resolution Protocol，反向地址转换协议。将 MAC 地址翻译为 IP 地址。

1-2.6 网络基本服务

Internet主要基本服务： www 服务、电子邮件服务、文件传输服务、远程登录服务等

• www 服务
  World Wide Web，万维网，全球信息资源网。
  通过浏览器来访问资源，通过 http / https 协议实现web服务访问。使用 html 编写，移动端使用 html5。

• 电子邮件服务
  通过 POP3/SMTP 协议实现收发电子邮件。
  常用软件：Exchange、Outlook Express

• 文件传输服务
  通过FTP协议实现文件传输。
  常用软件：cuteftp、flashftp

• 远程登录服务
  通过Talnet协议实现远程登录服务。
  打开远程桌面：运行 - mstsc