网络基础概念

网络建立的目的

首先，不是为了网恋 网络建立的目的是为数据交互(通信) 如何实现通信: 1.建立好底层的物理连接介质 2.有一套统一的通信标准,称之为互联网协议

OSI七层模型

ISO：镜像文件
OSI：七层模型
IOS：苹果手机系统

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物理层

物理层就是网络的硬件设备：中继器，集线器，双绞线

数据链路层

网络接口相关设备：网桥、以太网交换机、网卡

以太网协议：

早期的时候各个公司都有自己的分组方式，后来形成了统一的标准，即以太网协议ethernet
ethernet规定：

  • 1.要有一块网卡，网卡上要有一个独一无二的地址（mac地址）
  • 2.一组电信号构成一个数据包，叫做 ‘帧’
  • 3.每一数据帧分成：报头head和数据data两部分
head data
发送者／源地址，6个字节
接收者／目标地址，6个字节 数据类型，6个字节		 data包含：(最短46字节，最长1500字节)

head包含：(固定18个字节)

发送者／源地址，6个字节 接收者／目标地址，6个字节 数据类型，6个字节 data包含：(最短46字节，最长1500字节)
数据包的具体内容 head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送
局域网通信，是通过mac地址进行通讯的
计算机通讯基本靠吼。

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网络层

路由器、三层交换机

网络层由来：有了ethernet、mac地址、广播的发送方式，世界上的计算机就可以彼此通信了，问题是世界范围的互联网是由一个个彼此隔离的小的局域网组成的，那么如果所有的通信都采用以太网的广播方式，那么一台机器发送的包全世界都会收到，这就不仅仅是效率低的问题了，这会是一种灾难

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# IP协议：
  - IP地址 + 子网掩码
  - IP地址是否在同一网段，通过 按位 与 运算

规定网络地址的协议叫ip协议，它定义的地址称之为ip地址，
广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示
范围0.0.0.0-255.255.255.255
一个ip地址通常写成四段十进制数，例：172.16.10.1

# ip地址分成两部分（点分十进制）
网络部分：标识子网
主机部分：标识主机
注意：单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类，从网络部分或主机部分都无法辨识一个ip所处的子网
例：172.16.10.1与172.16.10.2并不能确定二者处于同一子网

# 子网掩码
所谓”子网掩码”，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。比如，IP地址172.16.10.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。

知道”子网掩码”，我们就能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0），然后比较结果是否相同，如果是的话，就表明它们在同一个子网络中，否则就不是。

比如，已知IP地址172.16.10.1和172.16.10.2的子网掩码都是255.255.255.0，请问它们是否在同一个子网络？
两者与子网掩码分别进行AND运算，

172.16.10.1：10101100.00010000.00001010.000000001

255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

AND运算得网络地址结果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0
AND运算又叫做"按位与"运算，符号："&"，在编程术语中表示一种运算方法，不可逆

172.16.10.2：10101100.00010000.00001010.000000010

255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

AND运算得网络地址结果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

结果都是172.16.10.0，因此它们在同一个子网络。

总结一下，IP协议的作用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网段

# ip数据包
ip数据包也分为head和data部分，无须为ip包定义单独的栏位，直接放入以太网包的data部分

head：长度为20到60字节

data：最长为65,515字节。

而以太网数据包的”数据”部分，最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过了1500字节，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送了。

IP地址和子网掩码的计算：AND & 按位与运算

172.16.10.1
10101100.00010000.00001010.00000001

172.16.10.2
10101100.00010000.00001010.00000010

255.255.255.0
11111111.11111111.11111111.00000000

### 按位与运算
172.16.10.1
10101100.00010000.00001010.00000001
11111111.11111111.11111111.00000000
10101100.00010000.00001010.00000000

172.16.10.2
10101100.00010000.00001010.00000010
11111111.11111111.11111111.00000000
10101100.00010000.00001010.00000000

1&1=1
1&0=0
0&1=0
0&0=0

传输层

  • 两个协议
    • TCP协议
    • UDP协议

四层路由器、四层交换机
传输层的由来：网络层的ip帮我们区分子网，以太网层的mac帮我们找到主机，然后大家使用的都是应用程序，你的电脑上可能同时开启qq，暴风影音，等多个应用程序，

那么我们通过ip和mac找到了一台特定的主机，如何标识这台主机上的应用程序，答案就是端口，端口即应用程序与网卡关联的编号。

传输层功能：建立端口到端口的通信

补充：端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口

端口映射

比如：将物理机的8080端口映射成虚拟机的80端口 这样 当用户访问你的8080端口时 打开的就是虚拟机的80端口

TCP三次握手

客户端                                            服务端
SYN_SENT（发送SYN信号状态）   ----SYN--->         LiSTEN（监听状态）
ESTABLISHED                 <---SYN+ACK--        SYN_RCVD（接收到SYN信号状态）
ESTABLISHED                  ---ACK---->         ESTABLISHED(建立连接状态)

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TCP四次挥手

客户端                              服务端
FIN_WAIT_1      ---FIN--->      CLOSE_WAIT（等待关闭状态）
FIN_WAIT_2     <---ACK---       CLOSE_WAIT（等待关闭状态）
TIME_WAIT      <---FIN---       LAST_ACK(最后一次返回ACK状态)
TIME_WAIT       ---ACK--->      CLOSE（关闭状态）

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TCP协议的11种状态

三次握手中：
1.SYN_SENT    # 客户端发送SYN建立连接时状态
2.LISTEN      # 服务端等待客户端连接时，监听状态
3.SYN_RCVD    # 服务端返回ACK和SYN给客户端时的状态
4.ESTABLISHED # 客户端和服务端建立连接时的状态

四次挥手中：
1.FIN_WAIT_1  # 客户端发送FIN断开连接时的状态
2.CLOSE_WAIT  # 服务端接收到客户端的断开连接时返回ACK的状态
3.FIN_WAIT_2  # 客户端接收服务端返回ACK时的状态
4.LAST_ACK    # 服务端发送FIN给客户端时的状态
5.TIME_WAIT   # 客户端返回ACK给服务端，断开连接后的状态

关闭状态：
1.CLOSED（被动关闭端在接收到ack包后，进入CLOSED状态关闭TCP连接）
2.CLOSING（客户端和服务端同时发起断开连接）

会话层

  • 建立会话
  • 保持会话
  • 断开会话

session共享和会话保持

大概可以理解成 session共享就是会话共享 会话保持就是保持用户的登陆状态

表示层

表示层主要三大功能：

1.内码转换 2.压缩与解压缩 3.加密与解密。

应用层

应用层由来：用户使用的都是应用程序，均工作于应用层，互联网是开发的，大家都可以开发自己的应用程序，数据多种多样，必须规定好数据的组织形式

应用层功能：规定应用程序的数据格式。
例：TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了”应用层”。

总结：

OSI七层模型：

  • 物理层
    • 网络硬件设备
  • 数据链路层
    • 以太网
    • 一块网卡，MAC地址
    • 电信号组成数据（帧）
    • 帧：报头和数据
    • 通过广播传输数据
  • 网络层
    • 解决广播风暴故障
    • 出现IP协议
    • IP地址 + 子网掩码
    • 按位与运算，来计算IP地址是否在同一网段
    • 通过IP地址传输数据
  • 传输层
    • 端口范围：0-65535，系统占用：0-1023
    • TCP协议和UDP协议
    • TCP协议：
      • 三次握手
      • 四次挥手
      • 11种状态
    • 通过端口到端口传输数据
  • 会话层
    • 建立会话
    • 保持会话
    • 断开会话
  • 表示层
    • 转码/解码
    • 解压/压缩
    • 加密/解密
  • 应用层
    • 开发写出来的程序