计算机网络基础

一、网络介绍

计算机网络是由 通信介质(如网线，wifi) 将 地理位置不同 的且 相互独立 的计算机连接起来，实现数据通信与资源共享。

二、网络类型（按拓扑结构分类）

1. 总线型：效率低

2. 环型：环形比总线型利用率还低，易发生冲突

3. 星型：
   优点：网络利用率高，可以多个通信一， 比前两个好
   缺点：易发生单点故障，因为线路单一且中央节点压力大

4. 网型：
   现在的网络都是网形，不会发生冲突such as环型，不会发生单点故障such as星型

二、网络类型（按地域分类）

参照物不同，类型不同
局域网(LAN)：一个公司、一个家庭
城域网(MAN)：一个区、一个城市、一个国家
广域网(WAN)：一个国家、全世界

三、网络设备

1. 交换机：负责组建局域网，研究的是MAC地址。

如何搭建局域网：买个交换机，用网线把交换机和电脑连起来，eg.网吧

mac地址：计算机上网卡在出厂的时候，厂家会带一个48位二进制的地址，这个地址叫mac地址，前24位代表厂商地址，后24位代表全球唯一编号

前面是模块，后面是局域网的口，把线连到不同的计算机上形成局域网

2. 路由器：负责组建广域网，研究的是IP地址。

路由器讲不同的局域网连起来，构成广域网

家里就是一个小型局域网，都连着wifi（无线局域网），无线局域网先上网得有宽带路由把数据包扔出去，然后路由再把数据包拿回来，去和别的局域网交流

路由连几个局域网，A局域网的数据扔给B局域网/广域网，交换机是把一个计算机发给另一台计算机

四、传输介质

同轴电缆、双绞线、光纤、电磁信号、蓝牙
目前常用的有线介质是：双绞线和光纤

四、传输介质 – 双绞线

双绞线（twisted pair, TP）是一种综合布线工程中最常用的传输介质，是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成的。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，每一根导线在传输中辐射出来的点拨会被另一根发出的电波抵消，有降低信号干扰的程度。

双绞线分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线两种，理论最大传输距离是100米，建议不要超90米。如果两台设备超过这个距离，建议这个放一个中继器/交换器（信号放大器）

6类到千兆，5类是百兆，超五理论上可以到千兆 称为伪千兆

四、传输介质 – 光纤

光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传到工具。

光纤速度相比于双绞线非常快，而且传递距离远，缺点就是玻璃材质容易断

五、ISO与OSI

不同的电脑厂商的电脑只能和同厂商电脑通信，ISO组织为了让所有品牌电脑都可以互相通信，开会推出了OSI

1. 第一层物理层：传输信号，传输介质（网线、光纤等），研究比特流

2. 第二层数据链路层：物理寻址，将数据分配给某一计算机
   设备：交换机
   地址：物理地址 Mac地址

   把元素比特率转成数据帧，交换机上每个端口记录每个电脑的地址，一个口对应一个地址

3. 第三层网络层：逻辑寻址，定位一个范围，控制子网运行，研究数据包
   设备：路由器
   地址：逻辑地址 IP地址

   逻辑链路寻址，A->B，路由表有多条线路 它会推荐一条最短的（如时间），全世界都共享一张路由表

   逻辑地址相当于小区，mac地址相当于门牌号，先寻址ip 再寻址mac

4. 第四层传输层：可靠/不可靠传输

传输类型	负责的协议	特点	应用
可靠传输	TCP（传输控制协议）	安全，速度慢	应用层的http协议
不可靠传输	UCP（用户数据协议）	不安全，速度快

5. 第五层会话层：不同机器上的用户之间建立管理会话
6. 第六层表示层：加密解密，图形信号–>图像 视频信号–>视频
7. 第七层应用层：用户接口，如http

OSI太严格，无法应用于计算机，所以又改出一版四层协议 — TCP/IP四层模型

六、TCP/IP四层模型

TCP与IP的区别：

1. TCP：又叫传输控制协议（Transmission Control Protocal）是一种面向连接的、端对端的、可靠的、基于IP的传输层协议。主要特点是3次握手建立连接，4次挥手断开连接。
2. IP：又叫因特网协议（Internet Protocol），IP协议位于网络层，IP协议规定了数据传输时的基本单元（数据包）和格式，IP协议还定义了数据包的递交办法和路由选择。

总结：整个网络中的传输流程是：IP层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层—TCP层；相反，IP层也把从TCP接收来的数据包传送到更低层。

TCP和IP的关系是：IP提供基本的数据传送，而高层的TCP对这些数据包做进一步加工，如提供端口号等等。

1. 第一层网络接口层：传输介质，交换机，计算机网卡，有ARP，RARP协议。
   设备：交换机
   地址：物理地址 Mac地址
   交流：目标Mac和源Mac

2. 第二层网际层：逻辑链路选址，有三大协议IP， ICMP，IGMP
   设备：路由器
   地址：逻辑地址 IP地址
   交流：目标IP和源IP

3. 第三层传输层：可靠/不可靠传输，UDP只管发出去，不管到没到。
   交流：目标端口和源端口

4. 第四层应用层：对接用户，处理特定应用程序的细节。需要会话的管理、数据的表示、用户的对接，如HTTP

TCP/IP协议簇：

发送过程：用户通过app生成数据包，交给传输层，根据应用层的规定决定走TCP还是UDP，数据包封包TCP活UDP，交给网络层，封装IP，通过网卡发送对方。对方拿到后看mac地址是不是自己，如果是就拆包，再看ip地址是不是自己，如果是就拆包，看端口是否正常，如果是就拆包，用app打开显示。

IP：负责逻辑链路选址
ICMP：网络测试协议，比如pin

RARP：mac地址解析为ip
ARP：ip地址解析为mac

C/S案例：

七、TCP/UDP协议

缩写	含义
SYN	建立连接
FIN	关闭连接
ACK	响应

TCP：面向连接的一个协议

三次握手

通信前三次握手如同打电话 1.拨号 2.对方说喂你是？3.这边说喂我是…

1. 请求连接
2. 确认连接
3. 开始连接
   3中含有确认机制，窗口机制一次传几个包。
   3中含有断点/确认重传机制：没收到会继续传

四次断开

1. 客户：这边没事啦！
2. 服务器：你挂断电话吧~

于是客户和服务器断开了(FIN_WAIT没彻底)，但服务器和客户端还没断

3. 服务器：服务器传数据ing，传完啦，可以断开啦！
4. 客户：你挂断电话吧~

客户等2MSL后，确认没有其他数据传输，关闭

TCP包头字段：

UDP：无连接，只负责发

应用：聊天软件、视频、音频等及时real-time消息
特点：快，安全性低，适合少量信息

UDP包头字段：

对比：TCP安全 UDP高效

举例：

TCP：打电话，需要建立连接
UDP：你喊你回家吃饭，只管发，不管听没听见