网络必备知识小结

什么是网络？网络最初是由美国军事部门搞出来用于跨平台通信的协议。后来被广泛商用化，普及化。网络协议有两种：OSI七层协议，和TCP/IP协议。第一种是一帮标准化组织的科学家搞出来，将网络抽象成7层模型。分别为：应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，链路层，还有物理层。具体的模型图如下所示：

设计的核心思想是各层之间都是相互透明的，每层只与对应的相同层打交道。这样一来方便各层的独立发展和改进，二来也有利于基础设备的建设，比如：对于链路层来说，不管物理层怎么变化，设备如何更新，只要提供的服务没有变化就可以。这7层模型分类固然好，讲网络抽象的非常完美，但是十分不利于商用。简单来说就是真正实施起来特别费劲，可能这也是科学家与工程师，理论与实际之间的差别吧。这直接导致了TCP/IP协议的普及。它只讲网络抽象成4层，分别为：应用层，传输层，网络层，网络接口层。实际模型如下：

因为这种分层特别适合于商用化，所以普及的特别快，目前全球的网络协议基本都用的是TCP/IP协议。虽然OSI协议没有普及，但并不代表它一点价值也没有，其实它对网络的抽象更加清晰，更加易于我们理解，比tcp/ip的4层笼统抽象要好很多，还是有必要了解它的。

TCP/IP也好，OSI协议也好，都只是规范化了网络层次。其实网络协议有很多，在tcp/ip的各层都有很多网络协议，比如以太网的传输协议：CSMA/CD，还有网络接口层的ARP与RARP协议，还有网络层的路由协议等。要详细的了解各层的协议还需要花费很多的时间，要阅读很多的文献，本人的观点是先了解个大概，等具体需要用某个协议的时候再去仔细查阅某个协议。

网络简单分为局域网和广域网。比如我们一个教研室电脑统一通过集线器和路由器相连来上网，这样就构成了一个局域网。中国地区的网络和美国地区的网络这就是广域网。在局域网中通信比较方便，速度也比较快，在广域网中通信速度比较慢，远达不到局域网中的网速。其实这种分类现在也不一定可靠。比如中国地区的教育网中网速可以达到很快，几乎和局域网中差不多，所以整个中国的教育网就是一个局域网。

局域网通过路由器相互连接，构成一个很大的广域网。我们发现在INTERNET上面上网时，每个联网的电脑都有一个IP地址，这就像我们每个人的身份证，在网络中独一无二，不然要是有重复的IP就会发现网络故障，因为无法准确传输数据了。上网的IP地址统一由各地区的ISP（电信运营商）发放，付钱给IP上网，不付钱就不给IP，然后你就没办法上网了。IP地址其实就分为两类：公有IP和私有IP。一般在局域网中的电脑多用的是私有IP，大多为192.168.*.*。在windows中DOS下输入ipconfig，在linux下输入ifconfig就可以看到自己的ip地址了。公有IP经Inter NIC所统一规划，有这种IP才可以上网，而私有IP或保留IP，不能直接联网，其主要用于局域网中。IP地址分有5类，如下：

A类：0.*.*.* ~ 127.*.*.*

B类：128.*.*.* ~ 191.*.*.*

C类：192.*.*.* ~ 223.*.*.*

D类：224.*.*.* ~ 239.*.*.*

E类：240.*.*.* ~ 255.*.*.*

私有IP分别在A,B,C三个类别中各保留了一段作为私有IP网段：

A类：10.0.0.0 ~ 10.255.255.255

B类：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255

C类：192.168.0.0~ 192.168.0.0

局域网中我们都拥有一个私有IP，方便路由器讲数据传送给我们，路由器是一般有连个IP地址，一个是公有IP，用于与外部网络打交道，还有一个私有IP，用于与局域网内部打交道，私有IP一般为192.168.0.1，路由器怎么将数据传递给我们呢？这就涉及到了MAC地址，每一个以太网适配器（俗称网卡）都有一个固定的MAC地址（有的MAC可以修改），每个MAC地址都不一样，从网卡出厂时就被设置好了。数据在网络接口层传输的时候通过寻找源MAC地址，讲MAC数据包传输出去，路由器也是这样的，在路由器中，有一张动态变化的表格，对应局域网中MAC地址与IP地址的对应关系。当路由器接收到外部网络传来的数据时，通过将目标IP与表格中的IP对比，得知对应主机的MAC地址，然后将数据打包成MAC数据包，传输给我们。至于路由器内的MAC与IP对应的表格怎么生成的，这就要大名鼎鼎的ARP（网络地址解析）协议了，当路由器想要了解各台主机的IP分布时，就会向整个局域网发送出ARP数据包，各个主机接受到以后就返回自己的MAC地址给路由器。路由器讲获取的MAC信息记录到ARP table中，记录20分钟。其实不光是路由器有ARP table，局域网中每台电脑都会有个ARP table，方便各台电脑在局域网中通信。如何你是linux系统，你可以在终端中输入arp -n查看自己表中的信息。arp命令也可以设置固定MAC与IP对应。有兴趣的同学可以自己man一下arp。动手操作一下总是印象深刻一下的。

说完了ARP，我们来说一下route，就是路由，路由和路由器是不一样的，路由是一个表，路由器是一个硬件。每个联网的电脑都有一个路由表，由目标网络，网关，还有子网掩码和各标志位组成。在linux中我们可以输入route -n 来查看我们的路由表。一般局域网中的默认网关都是路由器。

还有一个ICMP协议一定要提一下，大家都用过PING命令吧。很多同学都希望在网络故障的时候打开终端ping一下试试。其实ping命令就是利用了ICMP协议来检查我们的网络状态的。ICMP全名是因特网信息控制协议。这是一个错误检查与报告的机制，基本最大的用处就是检查我们的网络连接状态了。其实它有很多类别，大家可以查阅详细资料去了解一下。

说过了网络层和网络接口层，我们来聊聊传输层，在传输层有两个重点协议，一个是面向连接的TCP协议，还有一个是面向无连接的UDP协议。我们常听到的三次握手就是说的TCP协议的连接过程，TCP协议能够保证数据包的可靠性和准确性，当然也不是100%的保证，我听师兄说面试的时候有人问TCP协议的三次握手的漏洞，要是我说的话，应该是进过了3次握手也不是100%确定一定连接成功了（著名的红军和蓝军模型就是说的这个）。UDP协议是面向无连接的，它只管发送数据，不管对方有没有接受到，由于少了连接的过程，所以比TCP协议更加有效率，直接表现在速度更快。比如一些对数据准确度要求不高的视频监控中就可以应用UDP协议。

说到TCP/UDP协议，不得不说通信端口，port。有个比喻很恰到，在网络世界中，IP相当于你的门牌号，TCP相当于是你家的楼房，各个服务就是每个楼层，端口号就是楼层号。每个服务都对应一个端口号，端口号最大可达65535（16位），小于1024以下的端口是固定端口，一般提供给许多知名网络服务使用，大于1024是可用户自行设置的。规定的端口和服务对应关系，我们可以在/etc/services中看到。SSH----22， FTP---21，WWW---80等。比如我们上qq的时候，我们应用tcp协议，找到腾讯服务器，对应相关端口号获取服务，然后腾讯服务器中在对应端口给我们提供服务，在将消息发送到客户端的对应端口，我们qq客户端程序接受消息，完成登录。

记得以前不懂网络的时候，一直以为防火墙是设置在网络中的一堵墙，可以阻挡一切危险。认为只要防火墙设的好，就可以阻挡100%的攻击。其实想错了，防火墙只是可以阻挡一些非法连接，和过滤一些不必要的IP访问，对应服务器提供的服务程序基本没有保护效果，如果服务程序有漏洞，或者黑客通过服务连接到服务器上这些情况，防火墙基本失效。换句话说即使没有任何漏洞的防火墙也不可能阻挡100%的攻击，除非该电脑不提供服务。

在linux中，查看网络情况可以用netstat命令，可以查看本机各个服务程序运行情况和各个端口情况。

再来说说DHCP，这是一种动态分配IP服务。现在几乎各大运营商都有提供DHCP服务，在学校上网，或者在公司上网，没有必要每次都输入固定ip上网，这样会把人整疯的，因为太不方便了，效率又低。DHCP就是解决分配IP的问题，由DHCP服务器给每一个想要上网的电脑分配一个IP地址，该IP不固定，随时动态变化，用户不需要关注自己的IP设置等，一切交给DHCP就OK。

还有DNS服务，就是域名解析服务，这个大家一般都知道，就是讲公司域名交给DNS服务器，然后返回公司对于的IP，这样特别方便，不是吗？其实自己也可以搭建DNS服务，只不过比较麻烦，有兴趣的同学可以试试。其实在ubuntu系的linux系统中，有个dnsmanager服务，它会自动根据用户的上网记录等建立小型的DNS表格在内存中，这样可以加快上网速度，因为无需再远程DNS解析了。其实好处远不止这样，它还提供局域网的电脑DNS服务，这样其实也可以加快其他电脑的上网速度，真的是特别特别优秀的程序。（有时间一定好好研究一下）

好了，今天就网络就先复习到这里吧！！！

最后来一张老师的萌萌表情