计算机网络原理
网络模型
OSI 7层模型
| 名称 | 功能 |
|---|---|
| 运用层 | 针对特定的运用协议 |
| 表示层 | 设备固有数据格式和网络标准格式的转换 |
| 会话层 | 通信管理，管理传输层以下的分层 |
| 传输层 | 管理两个节点的数据传输 |
| 网络层 | 地址管理和路由选择 |
| 数据链路层 | 互连设备间传送和识别数据帧 |
| 物理层 | 界定连接器和网线的规格 |
TCP/IP 五层模型
| 名称 | 代表协议 |
|---|---|
| 运用层 | FTP、SHH |
| 传输层 | TCP、UDP |
| 网络层 | IP、ICMP、ARP |
| 数据链路层 | PPP |
| 物理层 |
数据链路层
作用
数据链路层互连设备间传送和识别数据帧，
该层协议定义了通过通信媒介互连设备之间的规范
相关技术
MAC地址
MAC地址又称物理地址，长度为48比特。
其作用为标示同一网络中不同的计算机。
一般会被烧入ROM中，地址不一定唯一（只要不处于同意数据链路即可）。
其前24位地址为厂商识别吗，后24位位厂商内识别码.
网络分类
共享介质网络
采用半双工通信，使用以下方法：
CSMA/CD（争取方式）
令牌传递方式
非共享介质网络
使用交换机实现全双工通信
根据MAC地址转发
使用转发表，记录每个地址与端口，完成自学过程
环路检测技术
避免出现广播风暴使用生成树与源路由法两种方式
生成树：以某个网桥为构造树的根，并对每个端口设置权重
源路由：使用RIF，数据帧不会反复转发
VLAN
即使连接同一交换集线机，也可以分成不同的网段。不必重新布线。
以太网
以太网帧格式
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相关协议
PPP（点对点协议）、ATM
网络层
与数据链路层的关系
火车票的例子
基础知识
由路由控制，面向无连接，不可靠是将数据链路的抽象
地址
作用：用于在连接到网络中的所有主机中标示出进行通信的目标地址。
IPv4，共32位，由网络和主机标示组成。
IP地址的划分
| 地址类型 | 特征 |
|---|---|
| A类地址 | 首位为0，7位网络标示 |
| B类地址 | 首址为10，15位网络标示 |
| C类地址 | 首址为110，23位网络标示 |
| D类地址 | 首址为1110，位网络标示 |
全0全1位本机与广播
子网掩码
说明子网掩码位数，从前往后网络标志全位1
路由
路由控制表保存数据发送过程中所需要经过的地址信息与自身信息
分包与组包
MTU(最大传输单元)限定了单次可传的最大数，默认为1500
由路由器进行分片，将一个大的IP数据报（4342）分成3段，每段加上相应的首部。
IPv4 首部
整体被称为IP数据报
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IPv6
地址长度为128位，为解决IPv4地址耗尽问题。
相关技术
DNS系统
将IP地址转化为字符串便于记忆。DNS可以将字符串转化为具体的IP地址。DNS如同互联网中的分布式数据库。
ARP
ARP协议解决地址问题，通过IP地址确定MAC地址，只适用于IPv4。
ARP借助ARP请求与ARP响应两种类型的包来确认MAC地址。
RARP
与ARP相反，将MAC地址转化为IP地址
ICMP
ICMP用于辅助IP，确认网络是否正常工作，以及遇到异常时进行问题诊断。
其消息大致可分为两类：通知出错原因的错误消息，诊断的查询消息。
传输层
传输层作用
通过端口号用于确认数据传递给哪个应用程序，如同邮寄包裹的信息一样。
工作机制
TCP、UDP通过接受数据中的目标端口号识别目标处理程序。
应用程序使用套接字，设置端口的IP地址、端口号，并实现数据的发送与接收。
端口号
定义
在传输层类似于MAC地址与IP地址作用的概念，用于识别通信的应用程序。
常见的段口号
| 端口号 | 内容 |
|---|---|
| 21 | ftp |
| 22 | ssh |
| 80 | http |
| 433 | https |
| 109/110 | pop2/pop3 |
TCP
TCP（transmission control protocol）是面向连接、可靠传输的流协议
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序列号与确认应答（ACK）
接收方回应发送方数据，返回下一次开始的序列号。通过序列号来避免反复发送或接收重复数据。
管理连接（SYN/FIN）
使用SYN来请求建立连接，使用FIN代表请求结束连接。再发送后皆需要ACK应答。
七次握手过程
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最大消息长度（MSS）
TCP在传输是以短位传输单位，以MSS大小将分割。
利用窗体提高速度
窗体大小为无需等待确定应答儿可以进行发送数据的最大值。
如果出现丢包，则收到三次相同的应答就重发数据。
流控制
动态的控制窗口的大小。
拥塞控制
慢开始( slow-start )、拥塞避免( congestion avoidance )、快重传( fast retransmit )和快恢复( fast recovery )。
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UDP
UDP（user datagram protocol）是不面向连接的不具有可靠性的的数据报协议
用途：
- 包总量较少的通信
- 视频、音频等多媒体通信
- 限定于LAN等特定的网络中的应用通信
- 广播通信
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运用层
远程登陆
TELENT
利用TCP的一条连接向主机发送文字命令并在主机执行。
SSH
加密的远程登陆系统
文件传输
FTP
工作机制：利用两条TCP连接，一条控制，一条传输 21端口
电子邮件
MIMIE
MIME是电子邮件所能够发送的数据类型，文档加图像等多种数据。
由首部和正文组成。
SMTP
发送邮件使用的协议，使用25端口。
建立一个TCP连接之后，对其进行控制和应答以及数据发送。