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一,概述

网络 = 软件 + 硬件
按照范围分:广域网 WAN,城域网 MAN,局域网 LAN

1.层次结构

为解决网络传输的繁杂问题,使用分层处理

  • 设计原则
    独立,灵活,相互解耦
  • OSI七层模型
    只是个理论
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  • TCP/IP四层模型
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2.网络拓扑

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计算机教程(计算机入门课程)插图4

3.性能指标

  • 100M光纤 === 12.5M/S (8倍):网络速度100Mbits/s
  • 时间
    发送时延:=数据长度/发送速率,发送速率受限于网卡
    排队时间:数据包在设备中等待处理的排队时间
    传播时延:=距离/传播速率,速率受限于介质
    处理时间:处理的时间
    RTT:数据报文在端对端来回一次的时间,用来评估网络性能
    ping命令可以查看RTT时间

4.物理层

  • 物理层连接设备,传输比特流
    高电平是1,低电平是0,连续变化就是bits流
  • 信道
    往一个方向发送信息的媒体
    一个通信电路包含一个发送和一个接收信道
    单工信道:电视,收音机,只能接收
    半双工:都能发送和接收,但不能同时
    全双工:随时发送接收
  • 信道分用复用

5.数据链路层

  • 封装成帧
    物理层只管比特流的传输
    数据链路层:发送端会在一段数据前后添加特定标记,形成帧。接收端识别帧
    首部控制字符:SOH
    尾部控制字符:EOT
  • 透明传输
    即数据中如果包含帧首部和帧尾部的控制字符,当做不存在处理;
    方法:如果数据包中有控制字符,在其前面增加转义字符ESC
  • 差错检测
    判断物理层的比特流是否有出错
    方法1:奇偶校验码(已过时)缺陷,出现错误的数量是偶数的时候检测不出来
    方法2:循环冗余校验码 CRC
    数据链路层只检测,不纠正,直接丢弃错误数据
  • MTU
    数据链路层的最大传输单元maximum transmission unit
    一般是1500字节,过大过小都影响效率(参考时延)
    路径MTU:数据链路中的MTU最小值
  • 以太网协议
    MAC地址:物理地址(硬件地址) 有48位 => 命令:ipconfig /all查看
    例:30-B4-9E-ED-85-CA(16进制,6对数)
    以太网协议:五部分,目的地址,源地址,类型,帧数据,CRC
    路由器根据目的地址查找硬件接口,若局域网找到目的地址,但是不知道详细的硬件,会进行广播,收到返回信息并记录硬件接口,就打通了传输
    但是做不到跨多个路由器在硬件间传输
    做到这个需要下一章的IP协议

二,网络层,协议篇

前言:虚拟互联网络 => 因为实际网络联通较为复杂,通过IP协议化繁为简,屏蔽底层细节,网络虚拟化,同时解决传输路径问题(寻找最优路径)

1.IP协议

相对于数据链路层的MAC地址,网络层中每个使用者也有个IP地址(点分十进制,长度32位)
不同点:MAC地址唯一,IP地址可变

  • 协议详解

4位版本:协议版本,目前是IPv4,双方必须一致
首部长度:IP首部长度,4个字节,32位字,最大数值60
总长度:最大数值65535,IP首部+IP数据=IP数据报的最大长度
TTL:IP报文在网络中的寿命,每经过一个设备减一,等于零时必须丢弃报文
8位协议:表明IP数据携带的具体协议,TCPUDP
16位首部校验和:校验首部错误,出错即丢弃

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  • 转发流程

逐跳:hop by hop
路由表:有目的IP地址与下一跳IP地址组成
转发流程:
下图为例,一共经历三步;
其中每一步都经历了:①网络层查询路由表,确定下一跳,②将数据交给数据链路层通过MAC地址发送,③下一跳接受到数据帧,把数据交给网络层,网络层查询路由表,继续往下走
其中,每一跳的MAC地址都发生变化,IP地址不变

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2.arp协议与RARP协议

  • ARP => address resolution protocol地址解析协议

类型:0806
使用ARP缓存表(IP,MAC一一对应的表),将网络层32位IP地址装换为48位MAC地址
缺少对应关系时,参看数据链路层广播,获得目标MAC地址,然后记录下来;
查看ARP缓存表命令:arp -a
ARP数据封装在数据帧中

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  • RARP =>reverse address resolution protocol 逆地址解析协议

类型:8035

3.IP协议子网划分

  • 分类的IP地址

A、B、C三类
特殊主机号
全零:表示当前网络段,不可分配给主机 => 1.0.0.0
全一:表示广播地址,可以向当前网络段所有主机发送消息 => 1.255.255.255
特殊网络号:0和127,特殊网络和回环地址,128.0和192.0.0
本地回环地址127.0.0.1本机的虚拟接口,用来测试是否正常工作

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  • 划分子网 与 子网掩码

再次细分网络段,避免IP浪费
通过子网掩码,判断IP属于哪个网络号
子网掩码:快速判断IP属于的网络号
A类地址的子网掩码:255.0.0.0B
B类地址的子网掩码:255.255.0.0
C类地址的子网掩码:255.255.255.0 或者 255.255.255.128
子网掩码与IP地址的二进制,对位进行与运算,即可得网络号

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  • 无分类编址CIDR

不同于上面分类的方法

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