网络基础知识

一、基本概念

1.ARPANET & TCP/IP:以“软件”技术将网络硬件整合，使得不同的计算机或者数据可以通过这个软件达成数据沟通（TCP/IP技术也被称为Internet）。

2.以太网络（Ethernet）:网络硬件设定与开发标准接口（IS88023）。

 

注意：网络的传输信息就是 0 与 1 ，因此，数据传输的单位为每秒多少 bit，亦即是 M bits/second, Mbps 的意思。除以8。 

二、计算机网络组件

     1.节点（node）：具有网络地址（IP）的设备之称。

     2.服务器主机（server）：提供响应（respone）给用户的主机。

     3.客户端：发送请求的主机。

     4.网络卡（Network Interface Card,NIC）：提供网络联机的卡片，目前大多使用RJ-45接头的以太网络卡。

     5.网络接口：利用软件设计出来的网络接口，主要用于提供网络地址。一张网卡至少可以搭配一个以上的网络接口。

     6.网络形态拓扑（topology）：各个节点在网络上的链接方式。

     7.网关（route）或通讯闸（getway）：具有两个以上的网络接口，可以链接两个以上不同网段的设备。

三、网络的区域范围

    1.局域网络（Local Area Network,LAN）

    2.广域网（Wide Area Network，WAN）

    3.无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）

 

四、计算机网络协议

     1.OSI(Open System Interconnection)七层协议：

     

     

      2.计算机网络协议：TCP/IP

      

  打开网页为例子：

   应用程序阶段：在浏览器输入 网址确定后，相关信息被包装为一个数据，向下传入应用层。

   应用层：由应用层提供的HTTP通信协议，将来自浏览器的信息封装起来，并给予一个应用层报头，送入传送层。

   传送层：将传下来的数据再次封装到TCP，给予一个TCP封装头，丢到下一层。

    网络层：将TCP数据封装到IP数据包内，再给予一个IP包头。

    网络接口层：如果使用以太网络，IP会依据CSMA/CD标准，封装MAC数据帧中，并给予MAC帧头，在转成比特流，最后利用传输介质发送到远程主机上。

五、链接层相关协议

1.广域网使用的设备

 

       1）传统的电话拨接：ppp协议早期上网=调制调解器+电话线+计算机九针串行端口+ppp协议。ppp支持TCP/IP等协议。

       2）整合服务数字网络（ISDN）：利用电话线和ISDN调制调解器上网。

       3）非对称数位用回路（ADSL）：电话的高频部分+使用调制调解器+pppo协议把ppp仿真到以太网卡上

       4）电缆调制调解器（Cable modem）：有线电视缆线+调制调解器链接到ISP

 

   2.以太网络传输协议：CSMA/CD    

    每张以太网卡出厂时都会有一个独一无二的卡号，那就是所谓的（MAC）。

    CSMA/CD联机方式：

    

    图中的Hub为集线器

    集线器是一种网络共享介质设备，网络共享介质在一个时间点内，仅能被一台主机使用。

    传输流程：

    1.监听介质使用情况(Carrier Sense):A主机在发送网络数据包前，先对网络介质进行监听，确认没人使用后，才发送数据帧。

    2.多点传输（Multiple Access）:A主机发送的数据会被集线器复制，然后发送给所有能够连接到此集线器的主机。（不需要的主机会丢弃之）。

    3.冲突检测（Collision Detection）:该数据帧附有检测能力，若其他主机也刚好在同一时间发送数据帧，那么两个数据帧就会相冲突，这些数据帧就会销毁，主机等待随机时间重新发送。

   

 3.MAC的封装格式

    MAC数据帧（frame）:

    

    目的地址和源地址指的就是网卡卡号。注意：在此MAC的传送中，仅在局域网内生效，如果跨过不通过的子网，那么来源与目的硬件地址就会改变。

 

六、网络层相关数据包与数据

    1.IP数据包的封装

    略

    2.IP地址的组成与分级

    IP由32位二进制数值组成：

    00000000.00000000.00000000.00000000       ==> 0.0.0.0

    11111111.11111111.11111111.11111111              ==> 255.255.255.255

    IP的分级：

    ClassA: 0xxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx   ==> 0.xx.xx.xx~127.xx.xx.xx

           |-NetID-|----------------HostID--------------|

    ClassB:10xxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx   ==> 128.xx.xx.xx~191.xx.xx.xx

           |---------NetID------|--------HostID--------|   

    ClassC:110xxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx  ==> 192.xx.xx.xx~223.xx.xx.xx

           |----------------NetID-------------|-HostID--|  

   ClassD:略

   ClassE:略

   在同一物理网段内，所有的主机的IP具有相同的NetID，并且具有不同的HostID 。

   注意：

    1.HostID在二进制表示中，不可同时为0，也不可同时为1。因为全为0表示表示整个网段的地址（Network IP），全为1表示广播地址（Broadcast IP）。

     例如：192.168.0.0和192.168.0.255。

    2.相同物理段内的主机可以通过网卡对网卡直接传递数据（即通过MAC数据帧直接传递）。不同网段要通过路由器才能连接。

    

   3.IP的分类

    1）Public IP:公共IP，这种IP才能连上Internet。

    2）Private IP:不能直接连上Internet的IP，主要用于局域网内的主机规划连接。

    私有IP网段：

    ClassA:10.0.0.0~10.255.255.255

    ClassB:172.16.0.0~172.31.255.255

    ClassC:192.168.0.0~192.168.255.255

    3）特殊的Loopback IP网段：

    即127.0.0.1 localhost

 

   4.Netmask、子网

     1）Netmask（子网掩码）：

    ClassA：  255.0.0.0

    ClassB:    255.255.0.0

    ClassC:    255.255.255.0

    2）子网的划分：二进制中把HostID的位给NetID。

 

   5.关于路由

   在同一个局域网内，可以通过IP广播的方式来实现数据传递的目的。而非局域网就要使用路由器了。

   自行回忆路由的工作方式。

    路由的命令：见Linux命令表。

 

   6.IP地址与网卡卡号

   略

 

七、 传送层相关数据包与数据

一）面向连接的可靠的TCP协议

     1）特权端口：小于1024的端口，启动者的身份必须是root

     2）Socket Pair:

         1.来源IP+来源端口

         2.目的IP+目的端口

      3）TCP的三次握手：

           A:B你在吗？

           B:我在，你在么？

           A:我也在。

      4）无连接的UDP：

           User Datagram Protocol适合不需要严格检验的实时数据，如视频连接。