网络基础概念-CFANZ编程社区

网络建立的目的

网络建立的目的是为了数据交互互(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

网络基础概念_ip地址

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，六个字节数据类型，六个字节	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。（广播式）

网络基础概念_ip地址_02

网络层

路由器，三层交换器
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，这简直就是一种灾难

网络基础概念_ip地址_03

# IP协议：

规定网络地址的协议叫做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

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

网络基础概念_ip地址_04

TCP三次握手

网络基础概念_服务端_05

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）

TCP 四次挥手

网络基础概念_客户端_06

会话层

建立会话
保持会话
断开会话

session共享和会话保持

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”。

四层负载和七层负载的区别

网络基础概念_ip地址_07