网络基础概念

网络基础概念

网络建立的目的

网络建立的目的是为了数据交换(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

物理层

物理层就是网络的硬件设备：中继器、双绞线、集线器

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

早期的时候每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head和data两部分

head	data
发送者/源地址，6个字节 接收者/目标地址/目标路径，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/目标路径 ，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
局域网通信基本靠吼

网路层

路由器、三层交换机

路由器由来 ：有了ethernet、mac地址、广播的发送方式，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，那么如果所有通信都采用以太网广播方式，那么一台机器发送的包全世界都会收到

# IP协议：
规定网络地址的协议叫做IP协议，广泛采用的V4版本即ipv4，它规定网络地址有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地址分为两部分(点分十进制)

网路部分 ：标识子网
主机部分 ：标识主机

注意：单纯的ip地址只是标识了ip地址的种类，从网路部分或主机部分都无法分辨一个ip所处的子网

# 子网掩码

表示子网络特征的一个参数。他在形式上等于IP地址，也就是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机不封全部为0
例如 ：IP地址172.16.10.1,如果一直网络部分是前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

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数据包也分成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 ：最短65最长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1500字节，它就需要分割长几个以太网数据包，分开发送。

# 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：网路层的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多个应用程序

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

TCP三次握手

# 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    # 服务端等待客户端建立连接时，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	# 客户端接收服务器返回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断开连接)

TCP四次挥手

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成形式

应用层功能：规定应用程序的数据格式。

例如：TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Emall、www、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FIP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

# 四层负载
四层负载均衡工作在 OSI 七层模型的第四层（传输层），指的是负载均衡设备通过报文中的目标IP地址、端口和负载均衡算法，选择到达的目标内部服务器，四层负载均衡对数据包只起一个数据转发的作用，无法修改或判断所请求资源的具体类型，也不会干预客户端与服务器之间应用层的通信（如三次握手等）。但在某些部署情况下，为保证服务器回包可以正确返回给负载均衡设备，在转发报文的同时可能会对报文原来的源地址进行修改。

四层负载均衡单纯<typo id="typo-257" data-origin="的" ignoretag="true">的</typo>提供了终端到终端的可靠连接，并将请求转发至后端，连接至始至终都是同一个。LVS就是很典型的四层负载均衡。

# 七层负载
七层负载均衡工作在 OSI 模型的第七层（应用层），指的是负载均衡设备通过请求报文中的应用层信息(如URL、HTTP头部、资源类型等信息)和负载均衡算法，选择到达的目标内部服务器。七层负载均衡的功能更加丰富灵活，另外七层负载均衡两端（面向用户端和服务器端）的连接都是独立的，在一定程度上也提升了后端系统的安全性，因为像网络常见的DoS攻击，在七层负载均衡的环境下通常在负载均衡设备上就截止了，不会影响到后台服务器的正常运行。比如常见 Nginx 就是运行在七层的负载均衡软件

总之，四层负载均衡就是基于IP+端口实现的，七层负载均衡就是通过应用层资源实现的。

总结

OSI七层模型

# 物理层
	-网路硬件设备
# 数据链路层
	-以太网
		1.一块网卡，MAC地址
		2.电信号组成数据(帧)
		3.帧：报头和数据
# 网路层
	-解决广播风暴故障
	-出现IP协议
		1.IP地址+子网掩码
		2.按位与运算，来计算IP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