计算机网络原理

1.计算机网络基础

计算机网络：

  • 线路（网线，光纤，无线。。。）
  • 计算机终端（服务器，电脑设备，终端机，POS机，ATM机。。。）
  • 网络设备（路由器，交换机，中继器，光电转换器，负载均衡，防火墙，中继器。。。）
  • 软件和协议
  • 网络通信的目的：通信和资源共享

网络的七层模型：物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层

 

2.物理层

目的：保证原始数据比特流的无误传输；

任务：确定与物理媒体相关的机械特性，电气特性、机械特性、功能特性以及规程特性

  • 机械特性：连接器形式与插针分配
  • 电气特性：接口电气信号特性
  • 功能特性：数据传递、控制、定时、接地
  • 规程特性：接口电路所使用的规程

物理层-宽带

  • 带宽
    • 带宽的单位：bps(比特率），即bits/sec
    • 带宽单位和文件单位的区别
      • 带宽的大小，指的是每秒能吞吐多少个“位” （0/1)
      • 文件的大小，指的是1字节=8位（8个0/1)
    • 网络距离和宽带的关系
      • 距离与宽带成反比，距离越远，带宽越低
      • 列如：局域网的带宽比广域网大
  • 比如生活中100M宽带，实际下载速度只有10M左右的原因就是：
    • 宽带：每秒钟传输的数字比特
    • 下载速度：每秒钟传输的字节数
    • 1 Byte（字节） = 8bits
    • 10101100 每一个数字为一个bite（比特），文件中的每一个数字/字母存储的时候占用一个字节，一个中文则占用两个字节

物理层：将二进制的数字信息比特流从一个节点传输到下一个节点

  • 设备：线路（网线、光纤，无线，同轴电缆等），网卡，无线（3G，4G，5G，蓝牙，红外，WiFi）

物理层-网卡的作用：

    • 将数字信息进行串/并转换；
    • 地址标识；
    • 数据帧的封装和拆卸；

MAC地址：又叫网卡地址，48bits（8个字节），0~23位是厂商代码，24~47位是产商自行分派

如下图所示：54-EE-75-D6-F1-93，是用16进制替代

 

 

 

  • 计算机内部：CPU， 内存，硬盘，键盘
    • 例如代码程序，已知：定义变量a = 1, b = 2       求： X = a + b的结果
    • 计算机计算原理：第一步，计算机会在内存中，划分一块区域，表示为a，大小为1，表示为b，大小为2；第二步，CPU从内存中取到到数据进行计算，再把计算结果存储到内存中，表示为X，大小为3；
    • 缓存：由于CPU ，内存和硬盘传输效率不同，CPU > 内存 > 硬盘，所以需要缓存进行数据暂存，缓存大小不同，影响电脑性能；
    • 内存和硬盘的区别：断电下，硬盘的数据会保存下来，但是内存/缓存的数据会丢失；
    • CPU：
      • 位数：一位按照8位的倍数，32位，64位表示一个脉冲可以传输64个bits；
      • 主频：2.6GHZ，一秒钟传输2.6G，1k = 1024KB  1M = 1000K   1G = 1024M  1G = 10亿bits 2.6GHZ相当于一秒钟64 * 26亿bits

3.数据链路层

目的：保证数据在物理链路上实现可靠的传输

  • 数据的封装和拆卸
  • 地址标识
  • 数据校验，如：1101101100，在尾部加上数据准确性检查，如果1为偶数就是1，奇数为0，接收端看接收到的数据中1是不是为偶数，是则表示数据接收是对的，存在一点风险

任务：解决信道共享及维护数据帧的完整性

  • 数据帧：10101100为一帧

交换机：交换机里面会有端口号/MAC地址，用户在请求资源时，交换机会根据端口号和MAC地址，寻找是不是局域网资源，如果不是，就通过运营商资源请求外部资源；

 

4.网络层

网络层数据传输单位（包），其作用有：

  • 路由选择；
  • 实现数据跨网络的链接；
  • IP协议
  • 网络层包含：版本号，头部长度，服务器类型，数据包总长度，生存期，源地址，目标地址等

IP协议——地址

  • IPV4地址由32位二进制数字组成，每8位为一段，共分为4段，段间用 “.” 隔开，为了便于阅读，每一段表示为其对应的十进制数字，称为“点分十进制”表示形式；
  • IPV4地址由类型，网络号和主机号三个部分组成，路由寻址时，首先根据地质的网络号到达网络，然后利用主机号达到主机；
  • IPV4地址分为5类，不同的类型适用于不同规模的网络；
  • IP地址在0~255之间，255为广播地址，0表示网段

检查是不是同一个网段的：

　　

 

 网络号：IP地址和子网掩码进行逻辑与计算的结果

如上图：IP:10.102.129.158  子网掩码：255.255.255.0

十进制转换成二进制：除二取余数，位数不够时，补0

 

二进制转换成十进制：2的n次方相加，n是1所在的位置（从右往左，0位开始）

  • 10.102.129.158十进制转换成二进制：00001010.01100110.10000001.01110110
  • 255.255.255.0十进制转换成二进制：11111111.11111111.11111111.00000000
  • 逻辑与结果为：00001010.01100110.10000001转换成十进制就是10.102.129
  • 所以网络号：10.102.129  主机号：158

 

检查网络是否通：ping IP -t -l （0~65000）-t是表示持续发送，-l包的的大小字节

如果一个web网页打不开的原因：

  • 通过ping命令定位，是物理层+数据链路层+网络问题，还是上层问题。
  • ping不通的原因：线路松动，或者断开；网卡问题，网卡坏了，网卡驱动问题；网络层问题，IP地址错误，IP不在同一个网络中，并且没有路由 

 

4.传输层

物理层 + 数据链路层 + 网络层：实现数据从原主机的网卡送到目标主机的网卡中；

物理层 + 数据链路层 + 网络层 + 传输层：实现数据从源主机的进程送到目标主机的应用程序进程（端口号）

传输的目的：

  • 实现数据从源进程到目标进程的传输；
  • 断点续传；
  • 拥塞控制

传输层的两个协议：UDP协议，TCP协议，两个协议区别如下：

  • UDP无连接协议，TCP是面向连接的协议；
  • TCP比UDP更可靠；
  • UDP比TCP要占用的网开销小很多

端口号的概念：

  • 对于TCP或UDP的应用程序，都有标识该应用程序的端口号，即端口号用于区分各种应用；
  • 端口号的长度是16位，可提供65536（2的16次方）个不同的端口号；
  • 端口号1-255是公共端口号，256-1024是用于Unix服务；
  • 端口号的另一种分配方法叫本地分配，使用1024以上的端口号，本地分配方式不受网络规模限制，但是通信双方要预先知道。

网络链接的三次握手四次断开，如：A和B进行通信，三次握手四次释放过程如下：

  • 三次握手：
    • 1.A发请求给B（希望对方可以一起吃饭，SYN, seq=0）
    • 2.B回复A（可以一起吃饭，，SYN, seq=0，ACK  ACK number=1）
    • 3.A确认收到B的确认消息（ACK  ACK number=1）
  • 四次断开：
    • 1.A告诉B，数据发送完了（序号n，FIN=1)
    • 2.B告诉A，收到最后一个消息了（ACK number=n+1，ACK flag=1）
    • ........
    • 3.B的数据发送完了后，B告诉A，数据发送完了（序号m, FIN=1）
    • 4.A告诉B，收到了最后一个消息（ACK number=m+1, ACK flag=1)

 

5.应用层

应用层，确定数据格式，数据加密，数据压缩等；

应用层常用的协议：

HTTP协议：HyperText Transfer Protocol  超文本传输协议，是应用层协议，请求和响应应有固定的格式，

  • 请求由四部分组成：请求行，请求头，空行，请求体；
  • 响应也是有四部分组成：响应行，响应头，空行，请求体；

接口请求的方式有：GET(获取资源), POST（传送数据），delete，trace，put，option，head

响应码：100-599

  • 2XX：服务器正常响应
  • 4XX：客户端错误
  • 5XX：服务器错误

DNS：Domain Name System 域名，配置很多域名和IP对应的关系。

 

posted @ 2021-03-11 10:47  菜鸟楚  阅读(873)  评论(0)  编辑  收藏  举报