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网络概述

一、网络层次划分

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1.协议分层

(1)OSI分层 (7层):物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

(2)TCP/IP分层(4层):网络接口层、网际层、运输层、应用层。

(3)五层协议(5层):物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层。

2.每一层的作用如下:

(1)物理层

① 作用:物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输

② 数据单位:bit

③ 重要设备:中继器(Repeater,也叫放大器)和集线器。

(2)数据链路层

① 作用:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发

② 数据单位:帧(frame)

③ 重要设备:网桥和交换机

④ 主要协议:以太网协议

(3)数据链路层-MAC子层

① 数据链路层被分成了两个子层:MAC和LLC

② 数据通信方式:单播、广播(局域网)、组播

③ MAC子层要解决什么问题:怎样分配信道

④ 静态分配(分配不合理、效率低、延时大)

1)频分多路复用

2)时分多路复用

⑤ 动态分配(可能出现站点冲突)

1)ALOHA协议

2)CSMA协议(以太网采用:CSMA/CD协议)

(4)网络层

① 作用:路径选择、路由及逻辑寻址

② 数据单位:IP数据报(PackeT)

③ 重要设备:路由器

④ 主要协议:

1)IP协议(因特网互联协议)

2)ICMP协议(因特网控制报文协议)

3)ARP协议(地址解析协议)

4)RARP协议(逆地址解析协议)

(5)传输层

① 作用:

1)数据分段;

2)提供端到端的、可靠的或不可靠的传输;

3)端到端的差错控制和流量控制

② 数据单位:段(Segment)

③ 重要设备:网关

④ 主要协议:TCP协议、UDP协议

(6)会话层:管理会话进程,包括建立、管理和终止会话

(7)表示层:数据解析;对数据进行\翻译**、加密和压缩

(8)应用层:提供接口

(9)会话层、表示层和应用层

① 数据单位:报文

② 主要协议:FTP(文件传送协议)、Telnet(远程登录协议)、DNS(域名解析协议)、SMTP(邮件传送协议),POP3协议(邮局协议),HTTP协议(Hyper Text Transfer Protocol)。

二、IPv4地址(32位)

1.五类地址

(1)A类地址以0开头,第一个字节作为网络号

① 地址范围为:0.0.0.0~127.255.255.255

(2)B类地址以10开头,前两个字节作为网络号

① 地址范围是:128.0.0.0~191.255.255.255

(3)C类地址以110开头,前三个字节作为网络号

① 地址范围是:192.0.0.0~223.255.255.255。

(4)D类地址以1110开头

① 地址范围是224.0.0.0~239.255.255.255

② D类地址作为组播地址(一对多的通信)

(5)E类地址以1111开头,

① 地址范围是240.0.0.0~255.255.255.255,

② E类地址为保留地址,供以后使用

2.网关地址

(1)IP地址由网络号(包括子网号)和主机号组成,网络地址的主机号为全0,网络地址代表着整个网络。

3.广播地址

(1)广播地址通常称为直接广播地址,是为了区分受限广播地址。

(2)广播地址与网络地址的主机号正好相反,广播地址中,主机号为全1。当向某个网络的广播地址发送消息时,该网络内的所有主机都能收到该广播消息。

4.组播地址

(1)D类地址就是组播地址。

(2)只有A,B,C有网络号和主机号之分,D类和E类没有划分网络号和主机号。

5.A、B、C类私有地址

(1)私有地址也叫专用地址,它们不会在全球使用,只具有本地意义。

(2)A:国家级;B:跨过组织;C:企业组织

6.回环地址

(1)127.0.0.0/8被用作回环地址,回环地址表示本机的地址,常用于对本机的测试,用的最多的是127.0.0.1。

7.255.255.255.255

(1)该IP:受限的广播地址。

(2)受限广播地址只能用于本地网络,路由器不会转发到其他网段

(3)一般广播地址既可在本地广播,也可跨网段广播。

8.0.0.0.0

(1)未获得IP时的IP地址

(2)用于获取IP地址

① 以0.0.0.0为源,以255.255.255.255为目的,进行广播

② DHCP Server收到广播,分配IP地址(其他人收到无视)

三、子网掩码及网络划分

1.子网地址:把一个网络地址的主机地址划分为子网地址和主机地址

2.子网掩码:网络地址和子网地址部分为“1”,主机地址为“0”。IP地址与子网掩码“与”,得到子网地址。

3.划分子网时,可用主机地址要减去,网关地址与广播地址。

四、ARP/RARP协议

1.ARP协议(仅作用于局域网内)

(1)MAC地址:局域网地址,用来确认网络设备位置的位址

(2)已知目标机IP地址,想要获取目标机MAC地址

(3)运行流程

① 在局域网内广播ARP请求

② 目标机应答目标机MAC地址,其他不应答

(4)优化ARP工作,动态建立、更新和维护ARP表

(5)远程主机的MAC地址解析,需要用到默认网关(通过路由层层发送)

(6)ARP安全隐患(动态绑定导致,静态绑定IP与MAC可避免)

2.RARP协议(逆地址解析协议):已知MAC地址,想要获取IP地址

五、路由

1.路由作用:

(1)提取出目的IP地址

(2)确定目标网络:查找路由表,根据子网掩码进行“与”操作

(3)重新封装:置换源和目的的MAC地址,计算校验和,可选分片等

2.路由表的来源

(1)直连路由:直接将子网网的拿过来

(2)静态路由:人工设置,静态绑定

(3)动态路由:路由选择协议动态地建立、更新和维护的路由

3.动态路由协议

(1)距离矢量路由选择协议(DV)

① RIP协议 :底层是贝尔曼福特算法,它选择路由的度量标准(metric)是跳数,最大跳数是15跳,如果大于15跳,它就会丢弃数据包。

(2)链路状态路由选择协议(LS)

① OSPF协议 :Open Shortest Path First开放式最短路径优先,底层是迪杰斯特拉算法,是链路状态路由选择协议,

(3)选择路由的度量标准是跳数、带宽。

六、几种协议的简介

1.ICMP协议: 因特网控制报文协议。它是TCP/IP协议族的一个子协议,用于在IP主机、路由器之间传递控制消息

2.TFTP协议: 是TCP/IP协议族中的一个用来在客户机与服务器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。

3.HTTP协议: 超文本传输协议,是一个属于应用层的面向对象的协议,由于其简捷、快速的方式,适用于分布式超媒体信息系统

4.NAT协议:网络地址转换属接入广域网(WAN)技术,是一种将私有(保留)地址转化为合法IP地址的转换技术

5.DHCP协议:动态主机配置协议,是一种让系统得以连接到网络上,并获取所需要的配置参数手段,使用UDP协议工作。具体用途:给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址,给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。