计算机网络概要总结

数据链路层——MAC帧

 MAC层的硬件地址硬件地址又称为物理地址或MAC 地址。

 IEEE802 标准规定的48 比特的全球地址，是指局域网上的每一台计算机所插入的网卡上固化在ROM 中的地址。

 IEEE 的注冊管理委员会RAC 负责分配地址字段的6 个字节中的前3个字节。
 地址字段的后3个字节有厂家自行指派。称为扩展标识符，仅仅要保证生产出的网卡没有反复就可以。用这样的方法得到的48比特地址称为MAC-48。它的通用名称为EUI-48。

EUI表示扩展的唯一标识。

所以。“MAC”地址实际上是网卡地址或网卡标识符EUI-48。
 当路由器利用网卡连接到局域网时，网卡上的硬件地址就用来标志插有该网卡的路由器的某个接口。

 网卡处理的帧类型：
•  单播(unicast) 帧（一对一），即收到的帧的MAC 地址与本站的硬件地址同样。
•  广播(broadcast) 帧 （一对全体）。即发送给全部网站的帧。
•  多播（multicast） 帧（一对多），即发送给一部分网站的帧。
 两种不同的MAC帧格式q
 DIX Ethernet V2 标准与IEEE 802.3 标准
  如今MAC 帧最经常使用的是以太网V2 格式
 V2 格式较简单，由5 个字段组成
•  目的地址和源地址字段，分别为6 字节长
•  类型字段。2 字节。用来表示上一层使用的是什么协议，以便把收到的MAC 帧数据交给上一层的这个协议。如：当值为0x0800 时，表示上层使用的是IP 数据报。
 
• 数据字段。长度在46～1500字节之间。
• 帧检验序列FCS。

• 当数据字段长度小于46字节时，MAC子层就会在数据字段的后面增加一个整数字节的填充。以保证以太网的MAC帧长度不小于64字节。

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网络层——IP协议、ARP、RARP、ICMP、IGMP、VPN、NAT
IP数据报的格式

  IP数据报由首部和数据两部分组成，首部的一部分是固定长度，共20字节，是全部IP数据报都必须具有的。在首部的后面是一些可选字段。其长度是可变的。
-1. 版本号：4bit，主要是IPv4与IPv6；
-2. 首部长度：占4比特，最大表示15，单位为4Byte，因此IP数据报首部最大为60字节；
-3. 区分服务：占8bit。一般不用。
-4. 总长度：16位，单位为字节，因此IP数据报的总长度为65535字节；
-5. 标识：占16位，用于IP分片时标注同一个数据报的分片；
-6. 标志：占3位，分片控制信息，MF=1表示还有分片，DF=1表示不能分片。
-7. 片偏移：占13位，用于指出某个IP数据报的分片在总体数据报中的位置；
-8. 生存时间：占8位，每经过一个路由器减一，为0时分组丢弃。
-9. 协议：占8位，用于标识上层数据的协议。如：ICMP-1、IGMP-2、TCP-6、UDP-17、IPv6-41、OSPF-89等；
-10. 首部检验和：16位，仅检验数据报的首部；
-11. 源IP与目的IP，各32位。
 IP地址分类

每一个网络中，主机位全0的用作该网络ID。主机位全1则用作该网络的广播地址。

两级IP地址不够灵活，因此人们又提出了”子网“概念，即将原先的IP两级结构（网络号+主机号）的主机号中继续分隔出（子网号+主机号）。这样在网络外部还是使用统一的 ABC类网络，内部则是一个分类网络的进一步细分。这样的细分仅仅有在网络出口的路由器知道。外界仍然看作一个总体的网络。

为了便于高速计算一个IP的子网地 址，又引入了子网掩码的概念，子网掩码与IP逻辑按位与得到对应的网络地址。

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运输层——TCP/UDP


                                                         UDP数据报的首部和伪首部
UDP首部固定8字节，首部开销小。
UDP是无连接的
UDP使用最大努力的交付
UDP是面向报文的，一次交付一个完整的报文。应用场合少量传输数据。
UDP没有拥塞控制。适合对实时性要求高而且同意网络在拥塞时丢失一些数据。

UDP支持的应用层协议主要有：NFS（网络文件系统）、SNMP（简单网络管理协议）、DNS（主域名称系统）、TFTP（通用文件传输协议）等

                                                         TCP数据报的首部和伪首部   
TCP的包头结构：
源port 16位
目标port 16位
序列号 32位
回应序号 32位
TCP头长度 4位
reserved 6位
控制代码 6位
窗体大小 16位
偏移量 16位
校验和 16位
选项  32位(可选),故TCP首部的最小长度为20字节     。应用场合：传输大量的数据。

    
TCP最基本的特点：
1.TCP是面向连接的运输服务协议，建立连接要3次握手。
2.每一条TCP连接唯一地被通信两端的两个端点(即两个套接字)所确定。
                   TCP连接  ::={socket1, socket2} = {(IP1:port1), (IP2:port2)}
3.TCP提供可靠交付服务。
4.TCP提供全双工通信，同意两方的应用进程在不论什么时候都能发送数据。
5.面向字节流。TCP中的流指的是流入进程或从进程流出的字节流。                   

TCP支持的应用协议主要有：Telnet、FTP、SMTP等

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应用层——域名系统DNS、FTP、TFTP、HTTP、WWW、SMTP、Telnet

URL 统一资源定位符。相当于文件名称在网络范围的扩展。URL是与因特网相连的机器上的不论什么可訪问对象的一个指针。

定义格式如：    <协议>://<主机>:<port>/<路径>

DNS（Domain Name System，域名系统），因特网上作为域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库,DNS协议执行在UDP协议之上。使用port号53。

FTP文件传输协议使得主机间能够共享文件。

FTP 使用TCP 生成一个虚拟连接用于控制信息，然后再生成一个单独的 TCP 连接用于传输数据。使用port20,21,990.

TFTP（Trivial File Transfer Protocol,简单文件传输协议）是基于UDP数据报协议一个用来在客户机与server之间进行简单文件传输的协议，提供不复杂、开销不大的文件传输服务。port号为69。

HTTP超文本传送协议 (HTTP-Hypertext transfer protocol)  是面向 （transaction-oriented)应用层协议，是万维网上可以可靠地交换文件（包含文本、声音、图像等各种多媒体文件）的重要基础。

定义了浏览器（即万维网客户进程）如何向万维网server请求万维网文档，以及server如何把文档传送给浏览器。基于TCP协议。默认port80

WWW是一个由很多互相链接的超文本组成的系统，通过互联网訪问。在这个系统中，每一个实用的事物，称为一样“资源”；而且由一个全局“统一资源标识符”（URI）标识；这些资源通过超文本传输协议（Hypertext Transfer Protocol）传送给用户。而后者通过点击链接来获得资源。

SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）即简单邮件传输协议,它是一组用于由源地址到目的地址传送邮件的规则，由它来控制信件的中转方式。基于TCP协议，使用port25.

Telnet是Internet远程登陆服务的标准协议和主要方式。

它为用户提供了在本地计算机上完毕远程主机工作的能力。。要開始一个telnet会话，必须输入username和password来登录server。Telnet是经常使用的远程控制Webserver的方法。基于TCP协议。使用port23.