計算機基礎知識-計算機網絡知識
1.3 計算機網絡
- 計算機之間通過物理連接介質（網絡設備）連接到一起
- 計算機之間基於網絡協議通信（網絡協議相當於計算機）界的通用語言
開發需要了解的： ip地址確定目標機器的局域網
mac地址確定目標機器的具體地址
tcp/udp確定目標機器的軟件端口
什麽是互聯網協議及為何要有互聯網協議
osi五層模型
我們將應用層、表示層、會話層並作應用層，從tcp/ip五層(應用層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層、物理層)協議的角度來闡述每層的由來與功能，搞清楚了每層的主要協議就理解了整個互聯網通信的原理。
首先，用戶感知到的只是最上面一層應用層，自上而下每層都依賴於下一層，所以我們從最下一層開始切入，比較好理解。每層都運行特定的協議，越往上越靠近用戶，越往下越靠近硬件
物理層
- 由來：上面提到，孤立的計算機之間要想一起玩，就必須接入internet，言外之意就是計算機之間必須完成組網。
- 功能：主要是基於電器特性發送高低電壓(電信號)，高電壓對應數字1，低電壓對應數字0。
局域網與廣域網皆屬第1、2層。
數據鏈路層
- 由來：單純的電信號0和1沒有任何意義，必須規定電信號多少位一組，每組什麽意思
- 功能：定義了電信號的分組方式
以太網協議
規定每個機器必須有網卡，有一個mac地址，基於mac進行局域網內的廣播通信。
早期的時候各個公司都有自己的分組方式，後來形成了統一的標準，即以太網協議ethernet
head------data
head包含：(固定18個字節) 描述數據包
發送者／源地址，6個字節 接收者／目標地址，6個字節 數據類型，6個字節
data包含：(最短46字節，最長1500字節)
數據包的具體內容
head長度＋data長度＝最短64字節，最長1518字節，超過最大限制就分片發送
- mac地址：
每塊網卡出廠時都被燒制上一個世界唯一的mac地址，長度為48位2進制，通常由12位16進制數表示（前六位是廠商編號，後六位是流水線號）。
head中包含的源和目標地址由來：ethernet規定接入internet的設備都必須具備網卡，發送端和接收端的地址便是指網卡的地址，即mac地址 - 廣播：
有了mac地址，同一網絡內的兩臺主機就可以通信了（一臺主機通過arp協議獲取另外一臺主機的mac地址）。ethernet采用最原始的方式，廣播的方式進行通信，即計算機通信基本靠吼。
網絡層
- 由來：
有了ethernet、mac地址、廣播的發送方式，世界上的計算機就可以彼此通信了，問題是世界範圍的互聯網是由一個個彼此隔離的小的局域網組成的，那麽如果所有的通信都采用以太網的廣播方式，那麽一臺機器發送的包全世界都會收到，這就不僅僅是效率低的問題了，這會是一種災難。
上圖得出必須找出一種方法來區分哪些計算機屬於同一廣播域，哪些不是，如果是就采用廣播的方式發送，如果不是，就采用路由的方式（向不同廣播域／子網分發數據包），同時mac地址是無法區分的，它只跟廠商有關。 - 功能：
引入一套新的地址用來區分不同的廣播域／子網，這套地址即網絡地址。
IP協議
規定網絡地址的協議叫ip協議，它定義的地址稱之為ip地址，廣泛采用的v4版本即ipv4，它規定網絡地址由32位2進制表示
範圍0.0.0.0-255.255.255.255
一個ip地址通常寫成四段十進制數，例：172.16.10.1
ip地址分成兩部分
網絡部分：標識子網
主機部分：標識主機
註意：單純的ip地址段只是標識了ip地址的種類，從網絡部分或主機部分都無法辨識一個ip所處的子網
例：172.16.10.1與172.16.10.2並不能確定二者處於同一子網
- 子網掩碼
所謂”子網掩碼”，就是表示子網絡特征的一個參數。它在形式上等同於IP地址，也是一個32位二進制數字，它的網絡部分全部為1，主機部分全部為0。比如，IP地址172.16.10.1，如果已知網絡部分是前24位，主機部分是後8位，那麽子網絡掩碼就是11111111.11111111.11111111.00000000，寫成十進制就是255.255.255.0。
知道”子網掩碼”，我們就能判斷，任意兩個IP地址是否處在同一個子網絡。方法是將兩個IP地址與子網掩碼分別進行AND運算（兩個數位都為1，運算結果為1，否則為0），然後比較結果是否相同，如果是的話，就表明它們在同一個子網絡中，否則就不是。
ip地址與子網掩碼進行按位與運算得出網絡地址
- IP協議的作用 主要有兩個，一個是為每一臺計算機分配IP地址，另一個是確定哪些地址在同一個子網絡。
- ip數據包 ip數據包也分為head和data部分，無須為ip包定義單獨的欄位，直接放入以太網包的data部分
head：長度為20到60字節
data：最長為65,515字節。
而以太網數據包的”數據”部分，最長只有1500字節。因此，如果IP數據包超過了1500字節，它就需要分割成幾個以太網數據包，分開發送了。
以太網頭---------ip 頭---------ip數據
ARP協議
arp協議由來：計算機通信基本靠吼，即廣播的方式，所有上層的包到最後都要封裝上以太網頭，然後通過以太網協議發送，在談及以太網協議時候，我門了解到通信是基於mac的廣播方式實現，計算機在發包時，獲取自身的mac是容易的，如何獲取目標主機的mac，就需要通過arp協議
arp協議功能：廣播的方式發送數據包，獲取目標主機的mac地址
協議工作方式：每臺主機ip都是已知的
例如：主機172.16.10.10/24訪問172.16.10.11/24
一：首先通過ip地址和子網掩碼區分出自己所處的子網
場景 數據包地址
同一子網 目標主機mac，目標主機ip
不同子網 網關mac，目標主機ip
二：分析172.16.10.10/24與172.16.10.11/24處於同一網絡(如果不是同一網絡，那麽下表中目標ip為172.16.10.1,通過arp獲取的是網關的mac)
------------源mac 目標mac 源ip 目標ip 數據部分
發送端主機---發送端mac FF:FF:FF:FF:FF:FF 172.16.10.10/24 172.16.10.11/24 數據
三：這個包會以廣播的方式在發送端所處的自網內傳輸，所有主機接收後拆開包，發現目標ip為自己的，就響應，返回自己的mac
傳輸層
tcp/udp協議，基於端口（port）通信
端口：一臺計算機可以有多個軟件，端口為單個軟件提供一臺電腦上獨一的端口以標示該軟件
應用層
DHCP:自動分配ip地址
DNS:domain name server
www.baidu.com:80---->ip:80
(瀏覽器自動分配80端口)
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