網絡的基礎知識：
網絡的概念
網絡是由節點和連線構成，表示諸多對象及其相互聯繫。在數學上，網絡是一種圖，一般認爲專指加權圖。網絡 除了數學定義外，還有具體的物理含義，即網絡是從某種相同類型的實際問題中抽象出來的模型。在計算機域 中，網絡是信息傳輸、接收、共享的虛擬平臺，通過它把各個點、面、體的信息聯繫到一起，從而實現這些資源 的共享。網絡是人類發展史來最重要的發明，提高了科技和人類社會的發展。
網絡的功能：
數據通信
資源共享
兩個模型
ISO/OSI
TCP/IP
網絡的特徵：
速度
成本
安全性
可用性： 可用時間/總時間
可擴展性
可靠性
拓撲：物理拓撲；
邏輯拓撲：數據傳輸的路徑
網絡的組成組件
一般來說，兩臺或以上計算機使用任意介質(電纜、光纖或無線電波)、任意網絡來進行連接，並進行資源共享及通信，就可以稱爲計算機網絡。
網絡協議是網絡上建立通信及傳輸數據的雙方必須遵守的通信標準，它定義了接收方和發送方進行通信所必須遵循的規則，雙方同層的協議必須一致，否則無法進行通信或數據錯誤。爲了組建通信網絡，通常需要一些特殊的設備，下圖是一個常見的網絡連接圖：
節點(node)：節點主要是具有網絡地址 (IP) 的設備之稱。
服務器主機(server)：提供數據以響應給用戶的主機，都可以被稱爲是一部服務器。
工作站(workstation)或客戶端(client)：主動發起聯機去要求數據的，就可以稱爲是客戶(client)。
網卡(Network Interface Card,NIC)：主要提供網絡聯機的設備
網絡接口：主要在提供網絡地址(IP) 的任務。主機內部也都擁有一個內部的網絡接口，就是loopback這個測 試接口！
網絡形態或拓樸(topology)：各個節點在網絡上面的鏈接方式，一般講的是物理連接方式。
路由(route):是指路由器從一個接口上收到數據包，根據數據包的目的地址進行定向並轉發到另一個接口 程, 其工作在OSI參考模型第三層——網絡層的數據包轉發設備。
網關(gateway):又稱網間連接器、協議轉換器。網關在網絡層以上實現網絡互連，是最複雜的網絡互連設備，僅用 於兩個高層協議不同的網絡互連。
OSI網絡模型與TCP/IP網絡模型
由ISO所定義的7層網絡模型--OSI(Open System Interconnect,開放系統互連)是網絡發展中的一個重要里程碑，它的出現使各種網絡技術和設備有了參考依據，在網絡協議的設計和統一上起到一定作用。
OSI:開放式系統互連 根據功能分層
爲什麼要使用分層網絡模型？
降低複雜性
標準化接口
模塊化設計
確保技術的互操作性
加快發展速度
簡化教學
OSI的7層模型中每一層都有清晰的特徵。其中第7-4層處理數據源和數據目的地之間的通信問題，第3-1層處理網絡設備間的通信。各層功能爲：
物理層：定義了有關傳輸介質的特性標準規範。具電氣特性；機械特性；過程特性；功能特性； 二進制傳輸
數據鏈路層：物理鏈路並不可靠，可能會出現錯誤。數據鏈路層將數據分成幀，以數據幀爲最基本單位進行傳輸，通過收到的數據幀進行重新排序和整理，把不可靠的物理鏈路轉化成網絡模型的上層協議中可靠的數據鏈路。 定義物理地址； 建立邏輯鏈接； 數據校驗功能
網絡層：對數據按一定的長度進行分組，並在每個分組的頭中記錄源和目的主機的地址，然後根據這些地址來決定從源主機到目的主機的路徑。如果存在多條路徑，還要負責進行路由選擇。
傳輸層：這層的功能包括是選擇差錯恢復協議還是無差錯恢復協議，在同一主機上對不同應用的數據流的輸入進行復用，以及對所收到的順序不對的數據包進行重新排序。
會話層：在網絡實體間建立、管理和終止通信應用服務請求和響應會話等。
表示層：進行代碼轉換功能，以保證源主機的數據在目的主機上同樣能被識別。
應用層：OSI模型的最高層，實現網絡與用戶的直接對話。
OSI的7層模型是一個理論模型，由於它太過龐大和複雜受到很多批評，而技術人員自己開發的TCP/IP協議棧則獲得更爲廣泛的應用。與OSI的7層模型不同，TCP/IP模型沒有把主要精力放在嚴格的層次劃分上，而是側重於設備間的數據傳輸。TCP/IP模型的各層功能：
網絡接口層(鏈結層)：定義瞭如何在已有的物理網絡介質上傳輸數據，在這層中包含以太網、令牌環網、幀中繼和異步傳輸模式等。
網絡層：將數據封裝成IP(Internet Protocol)數據包，發往目標網絡或主機。在這層包含了IP、
ICMP、IGMP、以及ARP等協議。
傳輸層：定義了數據傳輸時所使用的服務質量以及連接狀態，實現源端主機和目標主機上對等實體間的會話。在傳輸層上有兩個不同的協議：TCP、UDP。
應用層：TCP/IP模型將OSI參考模型中的會話層和表示層的合併到應用層，它定義了TCP/IP應用程序通信協議，包括HTTP、FTP、DNS和SMTP等。其中，沒中協議都對應不同的網絡服務，他們一般都會有特殊的端口號。
TCP/IP ：根據協議分層
應用層
||-----協議端口
傳輸層
||---協議號
Internet層
||---協議類型
網絡訪問層
TCP/IP網絡層
Internet層：
協議特徵：
運行於OSI網絡層
面向無連接協議
獨立處理數據包
分層編址
盡力而爲傳輸
無數據恢復功能
Internet Protocol---IP
ARP協議：地址解析協議
邏輯地址---》物理地址
在已知邏輯地址的情況下獲取對應的物理地址
如何解析:
1.每一個參與網絡設備的功能中都有一個ARP庫
2.ARP緩存，通過ARP協議進行廣播，指定的目標主機進行迴應，本機緩存對應的結果信息
RARP：反向地址解析協議
物理地址--》邏輯地址
已知本機物理地址獲取合法邏輯地址
用於無盤工作站
面向無連接：
1.無需在通信之前建立通信連接，也無需維護連接穩定，通信結束也無需拆除連接
2.無序數據傳輸
3.數據恢復機制和數據可靠性保證
平面編址和分層編址：
平面編址：將所需管理的資源從頭到尾按照固定大小分成若干個cell，每個cell進行獨立編址
特點：編址容易，尋址需要遍歷
分層編址：將所需要管理的資源進行各種分類，按照對應的類別進行編制
特點：編址複雜，尋址方便
IP地址由兩部分組成：
網絡：用來描述指定主機所在的網絡範圍
主機：用來描述指定主機在特定的網絡範圍中的具體位置
IP地址：是由IPv4協議定製的
整個地址由32位2進制構成： 網絡位+主機位=32
IP地址分類：
A類：第一個二進制位必須爲0，並且網絡位8位
B類：前兩個二進制位必須爲10，並且網絡位16位
C類：前三個二進制位必須爲110，並且網絡位24位
D類：前四個二進制位必須爲1110，並且網絡位32位，通常用於組播通信
E類：前四個二進制位必須爲1111，保留未被使用，用於科學研究
IP地址的點分十進制表示法：
1.將32位的IP地址位，以8位爲一組劃分爲4組
2.每組間以.爲分隔
3.將每個8位組轉換爲十進制表達
使用點分十進制表示法表示的各類ip地址範圍
A類：0.0.0.0 —— 127.255.255.255
第一個8位組全爲0的爲無效IP，因爲其表示整個IP棧
第一個8位組中除了第一個外全爲1的，稱爲環回地址
有效IP地址：1.0.0.0 - 126.255.255.255
B類：128.0.0.0 - 191.255.255.255
C類：192.0.0.0 - 223.255.255.255
D類：224.0.0.0 - 239.255.255.255
E類：240.0.0.0 - 255.255.255.255
6.4
IP地址2
保留地址：不能選擇爲其他主機使用的IP地址
0.0.0.0 —— 0.255.255.255
127.0.0.0 —— 127.255.255.255
自動分配地址
169.254.0.0 —— 169.254.255.255
網絡地址：主機位全爲0的地址
1.0.0.0：表示一個範圍名稱
廣播地址：主機位全爲1的地址
1.255.255.255：作爲目的地址代表整個網段中的所有IP地址
定向廣播地址：
255.255.255.255：作爲目的地址代表整個IP地址棧中的所有IP地址
IPv4地址總數：4億9400萬
取出IP地址：
D,E類：5億
0和127網段地址：3500萬
169.254網段地址：65536
網絡地址：126+16384+209萬
廣播地址：126+16384+209萬
可以分配給主機使用的地址 大約36億
爲了解決IP地址枯竭的問題：
增加IP地址複用次數
私有IP地址：可以重複使用，互聯網無法爲其路由
A:10.0.0.0 —— 10.255.255.255
B:172.16.0.0 -- 172.31.255.255
C:192.168.0.0 -- 192.168.255.255
共有IP地址：可以在互聯網中使用，但必須唯一
NAT：net address translation
SNET：源地址轉換，使用公有IP地址替換數據包中私有IP地址
DNET：目的地址轉換，使用私有IP地址替換包中的公有IP地址
研究更加龐大的地址棧
IPv6：128bit
冒號分，16進制
IPV4 IPV6共存
1.地址轉換
2.IPv6地址包含IPv4地址：IPv6地址的最右側的32位就是IPv4的地址
IP首部的格式：
Ver：version，4bit，協議版本信息； ipv4：0100 ipv6：0110
IHL：Internet protocol Header Length，IP首部長度， 4bit 15行
20byte —— 60byte，必須爲4的整數倍
服務類型：
4bits：服務類型
0000,0001,0010,0100,1000
最大帶寬，最小延遲，最大吞吐量，最高可靠性
1bit：保留位
3bits：優先級
000,001,010,011,100,101,110,111
數據包長度：16bits，65536byte，包括首部；64KB
標識：16bits，標識數據的來源，標識指定的數據是由哪個源數據分片得到的
標誌：3bits，
第一位：保留
第二位：是否分片，未分片數據爲0分片爲1
第三位：是否有更多分片，表示數據是否爲最後一片
000,010,011
片偏移：13bits，IP協議對數據包進行分片之後的序號
生存時間(TTL)：8bits，計數器
每一個數據包都會獲得一個初始的TTL值，在每次經過一個路由設備後，都會自減1，
0表示該數據包爲不可用數據，下一次路由設備將其獲取後會直接丟棄，可以有效
防止數據包無限循環傳輸
TTL初始值：255,128,64
協議號：8bits，互聯網層和傳輸層直接的通信接口，根據協議號指示的內容，正確接收數據 之後，向上交給傳輸層的哪個協議進行進一步解封處理
TCP:6
UDP:17
OSPE:89
EIGRP:88
首部校驗和：16bits，進行首部校驗可靠性校驗
源地址：32bits
目的地址：32bits
計算機如何使用IP地址
源IPv4地址：發送數據的主機上配置的IP地址
源IPv4的配置方式：
手動配置：直接向網卡的配置文件中填入我們認爲合法的IPv4地址
特點：地址分配精確，但是管理員重複工作量大，容易手誤導致主機無法接入網絡
自動配置：沒有IP地址的計算機通過特定協議向其他能夠提供IP地址的計算機進行通信，
並獲得IP地址
協議：
BOOTP:啓動協議
利用RARP協議向全網廣播獲取IP地址的需求 ；BOOTP服務器會從其他地址池中選擇
一個ip地址，永久歸這臺主機使用
DHCP：動態主機配置協議
地址租借規劃；
每一個地址都有其對應的租約期限
續租的規則：
當租約期限過去一半的時候，客戶端聯繫服務器進行地址續租；如果續租不成功， 客 戶端會嘗試連續三次，如果三次都不成功
當租約期限過去87.5%，客戶端會放棄IP地址；重新廣播是否有其他服務器能夠讓 其繼續使用之前的IP地址；
一直等到客戶端IP地址徹底被釋放，客戶端將試圖從其他的服務器獲得其他的IP地 址以鏈接網絡
DHCP客戶端地址租借過程：四線會話
1.客戶端廣播發送DHCP Discover消息，以確定網絡中是否有DHCP服務器爲本機提供IP地址
2.服務器收到DHCP Discover消息後，會檢查自己的地址池，如果仍有IP地址，，就從中選擇一個向客戶端廣播發送DHCP OFFER消息
3.客戶端接收到第一個DHCP OFFER消息中的IP地址作爲可選擇的IP地址，向網絡中廣播DHCP Request消息，通知服務器，鑽釘這個IP地址作爲本次通信的IP地址
4.提供IP地址的服務器收到DHCP Request消息後，將IP地址和對應主機的物理地址臨時綁定；並且開始租約計時，給客戶端發送DHCP ACK消息。 不是提供該IP地址的服務器收到DHCP Request，將剛剛提供的IP地址放入地址池中，並給客戶端發送DHCP NAK消息
目的IP地址如何給出：
手動指定：
直接在地址欄中手動書寫目標主機的IP地址
自動解析：
DNS協議：Domain Name System，
在DNS服務器上保存着特定的域名和IP地址的映射關係；可以完成地址解析任務
地址解析：
正向地址解析：
通過域名獲得其對應的IP地址的過程
反向地址解析：
通過IP地址解析其域名的過程