计算机网络基础

网络基础之网络协议篇

一、计算机系统原理

操作系统是管理和控制计算机硬件与软件资源的应用程序，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。

二、网络通信原理

2.1互联网本质就是一系列网络协议

一台硬设有了操作系统，然后装上软件你就可以正常使用了，每个人都拥有一台自己的机器，但是都是彼此孤立

• 什么是网络？
  • 互联网通信协议+物理连接介质

• 网络的作用：打破地域限制，提高数据传输，数据通信的效率，又称信息高速公路。

• 互联网协议的功能：定义计算机如何接入internet，以及接入internet的计算机通信的标准，相当于计算机界的英语。

2.2 osi七层协议

互联网通信协议按照不同分为OSI七层或者tcp/ip五层或tcp/ip四层

•  每一层OSI七层每一层的作用以及数据的名字

• • 　　应用层 ---------------规定应用程序的数据格式----------------消息massage
  • 　　表示层----------------数据处理和加密
  • 　　会话层----------------建立连接
  • 　　传输层----------------建立端口到端口之间的通信-------------数据段fragment
  • 　　网络层----------------使用网络地址来区分不同的域/子网---数据包packet
  • 　　数据链路层----------定义了电信号的分组方式----------------数据帧frame
  • 　　物理层----------------基于电器特性发送电信号----------------数据位bit

• 常见的物理连接设备：

• OSI七层协议数据传输的封包与解包过程 

2.3TCP/IP五层模型

• 互联网通信原理：OSI七层每层都运行特定的协议，越往上越靠近用户，越往下越靠近硬件
• 我们将应用层，表示层，会话层并作应用层

2.3.1物理层

• 物理层作用：主要是基于电器特性发送高低电压(电信号)，高电压对应数字1，低电压对应数字0

2.3.2数据链路层

•  数据链路层由来：

• • 单纯的电信号0和1没有任何意义，必须规定电信号多少位一组，每组什么意思

• 数据链路层功能：　　

• 定义了电信号的分组方式，每一组数据叫做数据帧
• 以太网协议（ethernet）
  • 以太网协议规定
    • 一组电信号构成一个数据包，叫做‘帧’
    • 每一数据帧分成：头head和数据data两部分，即head+data
    • 
      • head包含：（固定18个字节）
        • 发送者/源地址，6个字节
        • 接受者/目标地址，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）
        • 数据包的具体内容
      • head长度+data长度=最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就切片发送
    • 但凡接入互联网主机，必须有一块网卡，叫做以太网卡，每个网卡出厂必须有一个Mac地址

    • 广播：有了mac地址，同一网络内的两台主机就可以通信了（一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址）ethernet采用最原始的方式，广播的方式进行通信，即计算机通信基本靠吼

 2.3.3网络层

• 网络层由来：有了ethernet、mac地址、广播的发送方式，世界上的计算机就可以彼此通信了，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，那么如果所有的通信都采用以太网的广播方式，那么一台机器发送的包全世界都会收到。这就不仅仅是效率低的问题了，这会是一种灾难！
  • 必须找出一种方法来区分哪些计算机属于同一广播域，哪些不是，如果是就采用广播的方式发送，如果不是就采用路由的方式（向不同广播域／子网分发数据包），mac地址是无法区分的，它只跟厂商有关。
  • 

     

• 网络层功能：引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址
• IP协议
  • 规定网络地址的协议叫ip协议，它定义的地址称之为ip地址，广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由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络。
• IP地址组成：
  • • 网络部分：标识子网
    • 主机部分：标识主机
• IP地址+Mac地址=>标识全世界唯一一台计算机
• 子网掩码
  • 所谓”子网掩码”，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。
  • 知道”子网掩码”，我们就能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0），然后比较结果是否相同，如果是的话，就表明它们在同一个子网络中，否则就不是。
    • 举例说明：
      • 例如ip地址1：172.16.10.4/24

        10101100.00010000.00001010.00000100 -> 172.16.10.4
        
        11111111.11111111.11111111.00000000 -> 255.255.255.0
        
        10101100.00010000.00001010.00000000 -> 172.16.10.0 =》子网地址

      • 例如ip地址2：172.16.10.5/24
        10101100.00010000.00001010.00000101 -> 172.16.10.5
        
        11111111.11111111.11111111.00000000 -> 255.255.255.0
        
        10101100.00010000.00001010.00000000 -> 172.16.10.0 =》子网地址
        

      • 结果都是172.16.10.0，因此它们在同一个子网络。
• IP数据包
  • ip数据包也分为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：最长为65,515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数据包超过了1500字节，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送了。
• Apr协议
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原文：https://www.cnblogs.com/wangzhujun/p/13832702.html