网络相关的基础知识整理

一、历史

1.1 早期阿帕网特点⭐⭐⭐

• 没有纠错功能
• 不能互联不同类型的计算机和不同类型的操作系统

1. 2 TCP/IP协议

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• TCP：用来检测网络传输中差错的传输控制协议
• IP：专门负责对不同网络进行互联的互联网协议（网际协议）

二、局域网和广域网

• 局域网（LAN）：本地的网络，只能实现小范围短距离的网络通信
• 广域网（Wan）：外网，长距离的传输

三、IP地址

3.1基本概念

• IP地址是Internet中主机的标识
• Internet中的主机要与别的机器通信必须具有一个IP地址
• IP地址为32位（IPv4）或者128位（IPv6）
• 表示形式：常用点分形式，如202.38.64.10，最后都会转换为一个32位的无符号整数。

3.2 划分(IPv4)

二级划分（ip=网络号+主机号）

• 网络号：表示是否在一个网段内（局域网）
• 主机号：标识在本网段内的ID，同一局域网不能重复

3.3 特殊地址

• 0.0.0.0——自动获取IP，指的是本机上的所有的IP地址
• 127.0.0.1——回环地址/环路地址，所有发往该类地址的数据包都应该被loop back
• 网络地址&广播地址
  • 网络地址：每一个网段主机号全为0 的地址是网络地址
  • 广播地址：每一网段主机号全为1是广播地址
• 主机号为1 的地址是默认网关（如192.168.1.1）
• 255.255.255.255——全网广播地址

3.4 子网掩码

是什么？

• 子网掩码：是一个32位的整数，作用是将某一个IP划分成网络地址和主机地址；
• 子网掩码长度是和IP地址长度完全一样；
• 网络号全为1，主机号全为0；

ABC类子网掩码
A 255.0.0.0
B 255.255.0.0
C 255.255.255.0

作用：计算网段和主机ID

• ip & 子网掩码 = 网络号
• ip &(~子网掩码) = 主机ID

3.5 重新组网

原因：例如想要1000台计算机接入同一局域网，且不能浪费IP。C类ip同一网段的主机号只有256-2=254个可以用，不够，而B类IP的主机号有65536-2=65534个可以分配，又太多。这时需要拿出B类IP的部分主机号作为子网号，只留后面的10位作为主机号。

子网号，是三级地址
ip = 网络号+子网号+主机号
网络号+子网号 - 网段(网络地址)

练习

练习1：

某公司有四个部门：行政、研发1、研发2、营销，每个部门各30台计算机接入公司局域网交换机，如果要在192.168.1.0网段为每个部门划分子网，子网掩码应该怎么设置，每个子网的地址范围分别是什么？（4个部门之间不能通信）

192.168.1. 00   000000 - 111111
       192.168.1. 00 000000 - 192.168.1. 00 111111  
      192.168.1. 1 - 192.168.1. 62    **    
192.168.1. 01 
      192.168.1. 01 000000 - 192.168.1. 01 111111
      192.168.1. 65 - 192.168.1. 126 **
192.168.1. 10 
    192.168.1. 10 000000 - 192.168.1. 10 111111
    192.168.1. 129 - 192.168.1. 190  **
192.168.1. 11 
   192.168.1. 11 000000 - 192.168.1. 11 111111
   192.168.1. 193- 192.168.1. 254 **

练习2：

已知一个子网掩码号为255.255.255.192，问，最多可以连接多少台主机？

255.255.255.1100 0000
主机号范围为00 0000-11 1111，共64个，但要去掉头和尾，故结果为62

练习3

有两台电脑主机，在最少浪费IP地址的情况下。将172.16.14.4与172.16.13.2划归为同一网段，则子网掩码应该设置为？

子网掩码：255.255.252.0
  172.16.14.4 
             172.16.00001110.0000 0100
  172.16.13.2
             172.16.00001101.0000 0010

四、网络模型

4.1 网络的体系结构

• 网络采用分而治之的方法设计，将网络的功能划分为不同的模块，以分层的形式有机组合在一起。
• 每层实现不同的功能，其内部实现方法对外部其他层次来说是透明的。每层向上层提供服务，同时使用下层提供的服务
• 网络体系结构即指网络的层次结构和每层所使用协议的集合
• 两类非常重要的体系结构：OSI与TCP/IP

4.2 OSI 模型

概述：

• OSI模型是一个理想化的模型，尚有未完整的实现
• OSI模型共有七层
• OSI现阶段只用作教学和理论研究
• OSI模型是最理想的模型

划分

• 物理层：传输的是bit流(0与1一样的数据)，物理信号，没有格式
• 链路层：格式变为帧（把数据分成包，一帧一帧的数据进行发送）
• 网络层：路由器中是有算法的，ip，（主机到主机）（路由的转发）
• 传输层：端口号，数据传输到具体那个进程程序（端到端）
• 会话层：通信管理，负责建立或者断开通信连接
• 表示层：确保一个系统应用层发送的消息可以被另一个系统的应用层读取，编码转换，数据解析，管理数据加密，解密；
• 应用层：指定特定应用的协议，文件传输，文件管理，电子邮件等。

4.3 TCP/IP模型

• 网络接口和物理层：屏蔽硬件差异（驱动），向上层提供统一的操作接口。
• 网络层：提供端对端的传输，可以理解为通过IP寻址机器。
• 传输层：决定数据交给机器的哪个任务（进程）去处理，通过端口寻址
• 应用层：应用协议和应用程序的集合
  

4.4 OSI和TCP/IP模型对应关系图

五、UDP和TCP

相同点

UDP TCP 协议都存在于传输层

TCP（即传输控制协议）

是一种面向连接的传输层协议，它能提供高可靠性通信(即数据无失误、无丢失、无失序、无重复到达的通信)

适用情况：

1. 适合于对传输质量要求较高，以及传输大量数据的通信。
2. 在需要可靠数据传输的场合，通常使用TCP协议
3. MSN/QQ等即时通讯软件的用户登录账户管理相关的功能通常采用TCP协议

UDP（用户数据报协议 ）

UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议，是不可靠的无连接的协议。在数据发送前，因为不需要进行连接，所以可以进行高效率的数据传输
适用情况：

1. 发送小尺寸数据（如对DNS服务器进行IP地址查询时）
2. 在接收到数据，给出应答较困难的网络中使用UDP。
3. 适合于广播/组播式通信中。
4. MSN/QQ/Skype等即时通讯软件的点对点文本通讯以及音视频通讯通常采用UDP协议
5. 流媒体、VOD、VoIP、IPTV等网络多媒体服务中通常采用UDP方式进行实时数据传输

拓展
思考：什么是Dos(拒绝式服务)攻击？

DOS：即Denial Of Service，拒绝服务的缩写，拒绝服务，DOS攻击即攻击者想办法让目标机器停止提供服务或资源访问，这些资源包括磁盘空间、内存、进程甚至网络带宽，从而阻止正常用户的访问。
要对服务器实施拒绝服务攻击，主要有以下两种方法:
①迫使服务器的缓冲区满，不接收新的请求；
②使用IP 欺骗,迫使服务器把合法用户的连接复位,影响合法用户的连接，这也是DoS攻击实施的基本思想。为便于理解，以下介绍一个简单的DoS 攻击基本过程：攻击者先向受害者发送大量带有虚假地址的请求，受害者发送回复信息后等待回传信息。由于是伪造地址，所以受害者一直等不到回传信息，分配给这次请求的资源就始终不被释放。当受害者等待一定时间后，连接会因超时被切断，此时攻击者会再度传送一批伪地址的新请求，这样反复进行直至受害者资源被耗尽，最终导致受害者系统瘫痪。