计算机基础：网络基础：分层、IP地址

一. 网络分层

一个概念：任何复杂的程序都需要分层来完成。

 

对于网络传输这个复杂的程序而言，需要哪几层来完成呢。由上至下进行说明。

（最接近用户操作的座位上层，接近物理硬件的作为下层）

1. 应用层：

　　各种可见的消息，如支付信息。

　　封装成固定的协议，如HTTP, HTTPS等

2. 传输层

　　加上目标和源的端口号，并封装层传输层网络协议，以socket编程完成。

　　协议：TCP、UDP

3. 网络层

　　加上目标和源的IP地址。

　　协议：IP协议

4. 链路层

　　加上客户端电脑的MAC和网关的MAC，网关往往是个路由器

　　协议：APR、VLAN

5. 物理层

　　网络跳线

 

网络数据的发送和接受都是按这种顺序执行的。发送时一层层地增加信息，接受时一层层解析并丢掉信息传到下一层。

 

2. IP地址、MAC地址

IP地址是一个网卡在网络世界的地址，可以理解为门牌号。

IP地址是基于逻辑的，不受硬件限制，有定位功能。

1）. 分类

IP地址的分类，最早按网络号和主机号的位数不同分为A\B\C三类

新的分类：无类型域间选路（CIDR）

eg： 10.100.122.2/24，后面“/24”表示32位的IP地址中前24位表示网络号，后8位表示主机号。

 

2）子网掩码

一个局域网下可以有多个主机，这些主机可以被同时发送消息。

将主机的ip地址与子网掩码做AND （与操作）会得到网络号：

eg： 主机：192.168.0.7

　　 子网掩码：255.255.255.0

　　AND 操作后：192.168.0.0就是网路号

广播地址：即主机号全为二进制的1，对于/24类型即：192.168.0.255

 

3） 共有IP和私有IP

私有：

一般，办公地、学下、家里看到的ip地址都是私有ip。是局域网范围内的。不同局域网间私有IP可以重复。不允许私有IP出现在公网中。

私有IP地址：

公有：

公有地址（Public address，也可称为公网地址）由Internet NIC（Internet Network Information Center因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册并向Internet NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网，它是广域网范畴内的。

查看公有地址，可以在浏览器上输入：ip.cn查看

 

4） MAC地址

长什么样：eg：fa:16:3e:c7:79:75 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

用16进制6个byte表示，48位，全球唯一。网卡生成出来后自带。基于物理硬件的。

MAC地址的通讯范围在一个局域网内：通过MAC地址的不同来进行通讯。也称为局域网地址

MAC地址不具有定位功能。

 

5） IP地址的配置。

一般本机IP地址是自动分配的，但也可以手动分配。

先讲下手动分配：

手动分配可以通过命令行来实现。

eg：ipconfig eth1 10.0.0.0/24

手动配置的IP一般要跟网络管理员申请，必须是局域网内的IP地址。局域网内的IP地址都与MAC地址进行绑定。

配置好IP地址后，必须要配置MAC地址。缺少则发不出去。

Linux默认的逻辑是：如果是一个跨网段的调用，它不会把包直接发到网络上，而是发到网关。

而配置网关的时候，网关要和当前网络至少一个网卡是一个网段。

所以，MAC地址必填，而且IP地址必须是局域网的一个网段内。

 

动态分配：

动态主机配置协议（DHCP）

工作方式：

1. DHCP Discover

新的主机进入，发送0.0.0.0，目标IP:255.255.255.255, 广播包封装了UDP，UDP封装了BOOTP

2. DHCP Offer

由DHCP Server分配，也是用广播的形式，因为新主机目前还没有IP

3. DHCP Request

MAC地址和接受的IP地址

 

预启动执行环境（PXE）：

DHCP自动分配IP地址，自动安装系统。应用于数据中心。

 

 

三. 网络设备的状态标识

UP: 网卡处于启动状态

BROADCAST： 网卡有广播地址

MULTICAST：网卡可以发送多播包

LOWER_UP：L1启动，表明网线插着

MTU1500：最大传输单元，各层的信息包装好后，一次不能超过1500发送。

qdisc pfifo_fast：

　　qdisc为排队规则。

　　pfifo_fast为其中的一种规则，即先入先出，最简单的规则，不做任何处理。

　　pfifo_fast：更为复杂的一种规则。分三个波段，每个波段都有优先级。