计算机网络基础知识随记

最近复习了一下计算机网络基础知识，觉得将总结的要点记录下来，以待将来。

• 网络拓扑结构

1. 星型拓扑结构
2. 网型拓扑结构

• IP地址

1. 32位2进制数字，每八位用点分隔。
2. IP地址分为网络部分和主机部分。
3. IP地址分为A/B/C/D/E五类，A/B/C最常见。
4. A类地址：8bits network | 24bits host 第一个八位组范围：00000000~01111111 ：0~127 首尾保留：故A类地址有效范围为：1~126.主机部分也不能全为0或全为1，（全0为网络ID，全1为本网络广播地址）。最大可用主机数：2²⁴-2
5. B类地址：16bits network | 16bits network 网络范围：10000000.00000000~10111111.11111111：128~191，最大可用主机数为：2¹⁶-2.
6. C类地址：24bits network | 8bits host 网络范围：11000000.00000000.00000000~11011111.11111111.11111111:192~223 ，最大可用主机数为：2⁸-2.
7. D类地址：组播通信地址。
8. E类地址：科学研究保留地址。
9. 私有地址：（企业内网使用，不能在Internet上使用）
   1. 10.0.0.0~10.255.255.255
   2. 172.16.0.0~172.31.255.255
   3. 192.168.0.0~192.168.255.255

• 子网掩码

1. 网络地址相同的两个IP：同一网段
2. 网络地址不同的两个IP：不同网段
3. 子网掩码：对应IP中网络部分用1表示，主机部分用0表示
4. 子网掩码 && IP地址 = 网络地址

• OSI参考模型

1. 应用层：
2. 表示层：数据表示，安全，压缩
3. 会话层：Token
4. 传输层：进程选择、端口号
5. 网络层：IP地址
6. 数据链路层：MAC地址
7. 物理层：

• TCP.IP五层模型

1. 应用层：HTTP/FTP/TFTP/SMTP/SNMP/DNS
2. 传输层：TCP/UDP
3. 网络层：IP:ARP/RARP/ICMP/IGMP
4. 数据链路层：
5. 物理层

• 数据封装过程

1. 应用层：转为二进制
2. 传输层：将上层数据分段，封装TCP报文头部，TCP头部有端口号
3. 网络层：将上层数据封装IP头部，IP头部中包含目标IP与源IP
4. 数据链路层：将上层数据封装MAC头部，包含目标MAC地址与源MAC地址
5. 物理层：传输信号

• 数据解封过程

1. 物理层：将电信号转为二进制，传至数据链路层
2. 数据链路层：查看目标MAC地址，相同则拆掉MAC头部，将剩余数据传上层，不同则丢弃数据。
3. 网络层：查看目标IP地址，相同则拆掉IP头部，将剩余数据传至上层，不同则丢弃数据。
4. 传输层：根据TCP头部判断送往那个应用程序，然后将分组数据段充足送往应用层。
5. 应用层：解码二进制数据，进行还原操作。

• 网络中各层典型设备

1. 应用层：计算机
2. 传输层：防火墙
3. 网络层：路由器
4. 数据链路层：交换机
5. 物理层：网卡

• TCP/UDP协议
  • TCP协议
  1. TCP报文段
  1. TCP将若干字节构成一个分组，称为报文段。TCP报文段封装在IP数据报中。
  2. TCP报文段首部长度20~60字节，各字段含义如下：
  • • 源端口号：16位字段，为发送方进程对应的端口号。
    • 目标端口号：16位字段，对应的是接收端的进程。
    • 序号：当TCP从进程接收数据字节时，把它们存储在发送缓存中，并对每一个字节进行编号。当所有字节都被编号后，TCP就给每个报文段指派一个序号，就是该报文段中第一个字节的编号。当数据到达目的地后，接收端会按照这个序号将数据重新排列，保证数据的正确性。
    • 确认号：确认号是对发送端的确认信息，用它告诉发送端这个序号之前的数据段都收到。
    • 首部长度：20~60字节。
    • 保留：暂未用到。
    • 控制位：
      • URG:紧急指针有效位
      • ACK：只有当此位为1，确认序列号字段才有效。
      • PSH：标志位为1时要求接收方尽快将数据段送达应用层。
      • RST：当此位为1时通知重新建立TCP连接。
      • SYN：同步序号位，需要建立TCP连接时将这个值设为1.
      • FIN：需要断开连接时，提出断开连接方将此设为1.
    • 窗口值：网络通畅时可将窗口值变大加快传输速率，网络不佳时将窗口值变小保证可靠传输。
    • 校验和：发送端计算校验和，当数据到达目的地时再计算一次，相同则认为数据基本正确，否则将数据丢弃。
    • 紧急指针：和URG配合使用，当URG为1时有效。
    • 选项：在TCP首部可有多达40字节的可选信息。
  2. TCP连接：
     1. 建立连接（三次握手）
        • 第一次握手：发送端SYN控制位置1，其余5位都为0.
        • 第二次握手：分两步
          1. 接收端收到发送端请求，向发送端回复确认信息，TCP的ACK置1，其余5位为0，而且确认序列号是发送的初始序列号+1.
          2. 接收端也向发送端发送建立连接的请求，和第一次握手一样，SYN置1，其余5位为0.
          3. 注：为了提高效率，一般这两步放在一个数据包里实现。
        • 第三次握手：发送端接收到接收端回复，也要向其回复一个确认信息，TCP的ACK置1，其余5位为0，确认序列号是接收端初始序列号+1.
     2. 切断连接（四次握手）
        • 发送端向客户端发送FIN和ACK置1的TCP报文段。
        • 接收端向发送端返回ACK置1的TCP报文段。
        • 接收端向发送端发送FIN和ACK置1的TCP报文段。
        • 发送端向接收端返回ACK置1的TCP报文段。
  • UDP协议
    • 可靠性差，可靠性由上层协议保证。
    • 结构简单，传输时开销小。

　　　　　　暂时总结到这里，谢谢~