【网络】计算机网络基础

Linux网络

对网络的理解

在网络传输中存在的问题：

1. 找到我们所需要传输的主机
2. 解决远距离数据传输丢失的问题
3. 怎么进行数据转发，路径选择的问题

有问题，就有解决方案；

我们把相同性质的问题放在一起，做出解决方案

解决方案设计成为层状结构，层内部高内聚，层于层之间低耦合。

层状结构有利于减少后期维护成本，只需要对某一层的错误进行处理

在Linux中一切皆属于文件，网卡资源也被划分为文件，以文件的方式进行管理。

传输层和网络层都属于操作系统层。

操作系统种类很多，但是网络只能有一种(因为TCP/IP协议必需相同)。

OSI七层模型

7. 应用层

网络服务与最终用户的一个接口 各种应用程序协议 协议有：HTTP(超文本传输协议) FTP（文本传输协议） TFTP（简单文件传输协议）
SMTP（简单邮件传输协议） SNMP（简单网络管理协议） DNS（域名系统） TELNET（远程终端协议）
HTTPS（超文本传输安全协议） POP3（邮局协议版本3 ） DHCP（动态主机配置协议）

6. 表示层

数据的表示、安全、压缩。（在五层模型里面已经合并到了应用层） 信息的语法语义以及他们的关联，如加密解密、转换翻译、压缩解压
格式有，JPEG、ASCll、EBCDIC、加密格式等 [2] 如LPP（轻量级表示协议）

5. 会话层

建立、管理、终止会话。（在五层模型里面已经合并到了应用层） 不同机器上的用户之间建立及管理会话
对应主机进程，指本地主机与远程主机正在进行的会话 安全协议：SSL（安全套接字层协议）、TLS（安全传输层协议）

4. 传输层

定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验。
接受上一层数据，在必要的时候把数据进行切割，并将这些数据交给网络层，并保证这些数据段有效到达对端 协议有：TCP
UDP，数据包一旦离开网卡即进入网络传输层

3. 网络层

进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择。 控制子网的运行，如逻辑编址、分组传输、路由选择 协议有：ICMP（互联网控制信息协议）
IGMP（组管理协议） IP（IPV4 IPV6）（互联网协议） 安全协议、路由协议（vrrp虚拟路由冗余）

2. 数据链路层

建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验 [3] 等功能。（由底层网络定义协议）
将比特组合成字节进而组合成帧，用MAC地址访问介质，错误发现但不能纠正。 物理寻址、同时将原始比特流转变为逻辑传输线路
地址解析协议：ARP、PARP（反向地址转换协议）

1. 物理层

建立、维护、断开物理连接。（由底层网络定义协议） 机械、电子、定时接口通信信道上的原始比特流传输 TCP/IP
层级模型结构，应用层之间的协议通过逐级调用传输层（Transport layer）、网络层（NetworkLayer）和物理数据链路层（Physical Data Link）而可以实现应用层的应用程序通信互联。

TCP/IP五层(或四层)模型

1. 物理层: 负责光/电信号的传递方式. 比如现在以太网通用的网线(双绞 线)、早期以太网采用的的同轴电缆(现在主要用于有线电视)、光纤, 现在的wifi无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等. 集线器(Hub)工作在物理层.
2. 数据链路层: 负责设备之间的数据帧的传送和识别. 例如网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验等工作. 有以太网、令牌环网, 无线LAN等标准. 交换机(Switch)工作在数据链路层.
3. 网络层: 负责地址管理和路由选择. 例如在IP协议中, 通过IP地址来标识一台主机, 并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路(路由). 路由器(Router)工作在网路层.
4. 传输层: 负责两台主机之间的数据传输. 如传输控制协议 (TCP), 能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机.
5. 应用层: 负责应用程序间沟通，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）

网络传输基本流程

同一局域网中的传输流程

不同局域网中的传输流程

路由器作用在网络（IP）层

数据包封装和分用

应用层数据通过协议栈发到网络上时，每一次往下时，每层协议都要加上一个数据哦报头(header),称为封装。

当数据包到达目的主机，往上解包时，每过一层协议都会消去对应的报头，称为分用。

MAC地址和IP地址的区别

在数据传输过程中，存在两套地址，分别是MAC和IP

IP地址存在的出发点和结束点（目的主机）的地址。

MAC地址存储的是中转地址：

​ 在原距离传输的过程中，我们需要经过很多的中转站（路由器），我们的MAC地址就是储存的是我们需要去的下一个中转站的地址。

认识IP地址

IP协议有两个版本, IPv4和IPv6. 我们整个的课程, 凡是提到IP协议, 没有特殊说明的, 默认都是指IPv4

1. IP地址是在IP协议中, 用来标识网络中不同主机的地址;
2. 对于IPv4来说, IP地址是一个4字节, 32位的整数;
3. 我们通常也使用 “点分十进制” 的字符串表示IP地址, 例如 192.168.0.1 ; 用点分割的每一个数字表示一个字节, 范围是 0 - 255，如192.192.0.0;

IPv6是16位，128字节；

认识MAC地址

MAC地址用来识别数据链路层中相连的节点;

1. 长度为48位, 及6个字节. 一般用16进制数字加上冒号的形式来表示(例如: 08:00:27:03:fb:19)
2. 在网卡出厂时就确定了, 不能修改. mac地址通常是唯一的(虚拟机中的mac地址不是真实的mac地址, 可
3. 能会冲突; 也有些网卡支持用户配置mac地址)