計算機網絡概要
2019 王道考研 計算機網絡
計算機網絡概念
通信設備主要是交換機與路由器將通信線路連接起來，線路就是媒介，qq軟件還有ftp工具
計算機網絡功能
網絡組成
資源子網對數據在主機內部進行處理，處理結束放在鏈路上進行傳輸，通信子網實現數據通信
網絡分類
把網絡節點，通信設備路由器交換機還有主機抽象出來成爲一個節點
速率
數據傳輸單位是比特，一個一個的比特進入信道
帶寬
交換機100M的口，極限傳輸速率100Mb/s，連接100M網卡就可以進行通信，1s可以往鏈路傳輸100Mbit
吞吐量
交換機把兩個服務器傳輸的數據捆成一捆傳遞給用戶
實際傳輸速率都比帶寬小的
計算機網絡分層結構
接口也是訪問服務端SAP，上層使用下層服務的入口，也是下層爲上層提供服務得到接口，相鄰層次都會有SAP接口，通過服務連接。
服務是單向的，只有下層向上層提供服務，上層使用服務。
OSI參考模型
連網中間系統有路由器，網橋與交換機
兩臺設備之間要進行通信。
物理層不會對數據進行處理，形成0101傳輸到物理介質，到中間系統。中間系統對比特流還原，查看對數據要進行的操作
應用層功能
P2P可以應對大量主機湧入網絡，每一臺主機既可以提供服務，也可以請求服務，不用擔心帶寬首先與資源不夠
DNS
先看頂級域名com 102 告訴本地域名服務器，從頂級域名服務器向下查詢
遞歸與迭代查詢
先向本地域名服務器，採用遞歸查詢向根域名服務器查詢，com找到對應頂級域名服務器之後向下找權限域名服務器
FTP
服務器端與客戶端間的拷貝
SMTP
支持聲音、圖形、視頻
功能有限讀取郵件協議
HTTP
表示層功能
會話層功能
傳輸層功能
傳輸層爲應用層提供服務，主機纔會有的層次，端到端通信運行在不同主機內兩個進程的通信，每一個進程都會分配一個獨一無二的端口號
兩個主機通信，中間有多個路由器，可靠傳輸文件比較大切割爲多個報文段，接收到傳送的報文段會發送確認
流量控制，控制傳送方的發送速度
報文段都會帶有端口號等信息，主要協議是tcp和udp
進程與進程邏輯通信，表明是兩個應用進程通信，實際上把數據從最上層一步步分組到最下層
複用與分用，複用是發送方不同應用進程，QQ或者微信都可以使用傳輸層協議傳輸數據，分用接收方能夠把數據送交給正確進程
傳輸層單元是報文段，報文段交付給網絡層，把兩個進程數據使用同一傳輸層協議
傳輸層唯一標識進程就是端口，SAP服務訪問點
UDP
TCP
網絡層功能
數據報過長，對數據報切割爲小的分組，傳輸過長更加靈活，損失也會更小，實現網際互聯。
路由選擇算法確定最佳路由，把分組按照路由順序發送出去
路由器可以將異構網絡鏈接起來形成大的網絡
兩臺主機遠距離通信，通過路由器將有線，無限，4g，wifi互聯起來
數據交換方式
對帶寬有浪費，富餘可以使用多路複用，把鏈路進行劃分
同一時間有很多人在鏈路上通話，通話要獨佔資源
發送的整個文件就是一個報文，如果報文比較大傳輸層會分段處理。
存儲轉發功能，報文到交換機會先預存一會兒，知道鏈路可用空閒就可以轉發出去，路徑不是固定取決於當時網絡情況
分組交換也採用存儲轉發思想，分組轉發的是分組，將報文切割小的數據庫進行存儲與轉發
分組交換比報文交換方式，總傳輸時延跟小，分組交換是並行轉發，報文是串行轉發。
IP協議
IP分組封裝後形成鏈路層的數據幀，如果超過1500字節就要分片
IPV4地址
一臺主機要給另外一臺主機發信息，要建立鏈接形成鏈路，順着路由器轉發直到傳遞到主機上
要知道目的主機在哪個網絡上，尋找主機過程就是通過ip地址
是一個網絡，是路由器的一個接口連接的一些主機或者鏈路層設備網橋所構成的局域網
如果主機在一個網絡Lan裏，網絡號都一樣，主機號不能唯一
網橋不能分隔廣播域
一個路由器會有2個或以上的ip地址，路由器可以分隔廣播域，綠色區域爲無名網絡，無編號的由一段連線構成的網絡
IP地址分類
IP地址劃分爲主要類別，各個網絡差異比較大，有的網絡由非常多主機，有的網絡主機比較少，把IP地址分類更好滿足用戶要求
發送數據報255.255.255.255，相當於廣播數據報，向本網所有主機發送廣播分組，路由器不轉發路由器可以隔離廣播域
192.168.0.0 內網地址就是私有ip地址
網絡地址轉換NAT
私有ip地址，本地ip地址，只能在本地專用內網中使用，路由器無法識別私有ip地址的數據報，私有ip地址是無效的不會轉發
機房電腦都是私有的，要與外部internet建立連接通過網絡地址轉換NAT，需要在專用網與路由器上安裝一個NAT軟件
子網劃分
隨時增加單位網絡不用申請ip地址，減緩ip地址消耗殆盡速度
本單位外的外的網絡看不見如何劃分的子網
路由器相當於單位的保衛處，想要進入單位的數據報或者ip分組都需要經過路由器才能進入單位主機中
路由器所連接網絡的網絡地址是145.13.0.0，只要目的地址是145.13，所有能夠到達這個網絡的分組都會經過路由器再轉發到各個主機中
子網掩碼，網絡號全1，主機號全0
需要從收到ip分組提取出目的ip地址，通過目的ip地址判斷要發送的子網進行發送，要把子網號也要寫全1，剩下主機號全0
子網掩碼進行分組轉發，路由器都有路由表，有目的網絡，下一跳接下來走哪個路由器或哪個路由器哪個接口
如果路由表找完了，還沒有找到可以通的路徑，通過把分組交給默認路由0.0.0.0，發給另外路由器重複繼續尋找
分組的ttl生存時間還沒有找到，報錯
無分類編制CIDR
超網把幾個子網聚合成較大的子網，將網絡前綴縮短
ARP協議
網絡層要加頭，鏈路層要加頭和加尾，ip邏輯地址和mac物理地址
網絡層從傳輸層的報文段進行封裝形成數據報也可以成爲分組，分組是數據段分片後的結果，鏈路層協議最大傳輸單元mtu，決定網絡層是否分片，鏈路層要封裝MAC地址
通過ARP協議通過發送廣播請求分組與局域網外主機通信，要找到對應Mac地址
發送信息主機不再一個網段內，通過ARP協議得到網關
路由器有多個ip地址與mac地址，子網掩碼與目的ip地址相與是否在一個網段內，如果不在一個網段內查詢默認網關的mac地址
默認網關就是與外界溝通的路由器，路由器相當於一個局域網連如外界internet的關口，每一個網關都知道自己的默認網關是什麼
發現目的主機不和自己在一個網段，寄希望下一跳到默認網關(路由器的端口)，交換機沒有mac地址
路由器是三層設備，解封裝數據最高到網絡層，解到網絡層，再從網絡層繼續封裝，如果是NAT 源和目的ip地址是不會發生變化
實際鏈路傳輸數據幀一定要使用mac地址，局域網只能看得懂mac地址
DHCP協議
主機通信一定要有ip地址，可以通過靜態配置與動態DHCP爲主機分配ip地址
靜態配置會配置ip地址，子網掩碼與默認網關，默認網關是局域網內所有主機與外界交流與數據傳輸的關口，是路由器一個端口的ip地址，只有通過默認網關通過ip地址，局域網才能與外界通信
如果移動的ip，需要DHCP服務器動態爲移動主機分配ip
ICMP協議
網絡層與傳輸層之間協議，橋樑作用，爲了更加有效轉發ip數據報提高交付成功機會
組播是一點到多點有選擇性的，廣播式一點到所有節點
ping測試兩個主機連通性
tracerouter跟蹤一個分組從原點到終點路徑
IPV6
地球上每一個沙粒都可以分配一個ipv6地址
4個16進制數爲1組，總共8組
RIP協議
R2到Net1網絡簡介交付，先到R1路由器再到Net1，距離爲2
OSPF協議
BGP協議
IP組播
單播要複製90份ip數據報分發到各個主機中，佔用帶寬與資源較多
組播提升傳輸效率
移動IP
使用原先地的權限，連入網絡，ip地址無論在哪都一樣，才能享受到權限
路由器
多個輸入與輸出端口的計算機，可以讓路由器連接多臺主機與網絡
網橋是鏈路層設備，互聯兩個物理層與鏈路層都不同協議的網段
集線器直通式設備，來什麼發什麼，不能互聯兩個物理層不同的設備
交換機每一個端口都是一個衝突域，廣播分組ip地址主機號全1，mac地址全F，進入局域網中所有主機都能接收到不能隔離廣播域
路由器，廣播分組到路由器發不出去，只能在路由器所連接的一個局域網內廣播
數據鏈路層功能
鏈路層主要功能爲網絡層提供服務，對鏈路進行管理，幀的定界，幀的同步與透明傳輸，流量控制與差錯控制
廣播網絡，同一時間只有一臺主機佔用信道發送信息，其他主機只能監聽信道
CSMA協議
局域網概述
以太網概述
適配器把計算機與外界有限局域網連接，上網連接需要通信適配器(網絡接口板 網卡)
MAC地址是鏈路層標誌每一個主機設備唯一的id
PPP與HDLC協議
PPP與HDLC協議往往用於廣域網
廣域網覆蓋範圍非常廣的網絡，把很多局域網組合在一起形成大型網絡，廣域網有很多節點交換機實現分組轉發功能與路由器相似。
節點交換器是在一個網絡內的，而路由器是在幾個網絡之間的。
ppp協議默認不超過1500字節
LCP建立上網物理連接與身份驗證，通過NCP實現上網功能的邏輯連接，把網絡層數據報封裝成給鏈路層
寬帶連接輸入賬號與密碼，建立好物理鏈路，
HDLC太浪費了，可靠傳輸都交由網絡層
網橋
主機與集線器距離不能超過100米，否則會失真，物理層次擴展以太網
光纖信號損耗非常小，物理層設備所連接的主機之內通信，同一時間只能有一臺主機發送信息，如果多臺主機發送信息會衝突碰撞。
通過主幹集線器來擴展以太網，讓不同衝突域之間能通信，實現跨域通信，擴大地理範圍
鏈路層通過網橋與交換機來減小衝突與擴展以太網
集線器通過所有端口轉發出去比特流，網橋會考慮從哪個口轉發，如果不能轉發則丟棄掉
一個衝突域就是一個網段，網段就是能夠通過同一物理層設備直接通訊的一部分
交換機是多接口的網橋，網橋只有兩個端口比較浪費，網橋接口越來越多變成交換機
每一個端口都可以連接集線器或者直接連接主機上，如果主機比較多推薦用集線器連接
如果使用以太網交換機10Mb/s，每一個端口連接的集線器與單獨主機用戶都是10Mb/s，可以獨佔帶寬的。
衝突域同一時間內只能有一臺設備發送信息
廣播域是網絡中所有其他能收到信號的設備構成廣播域
網橋與交換機可以隔離衝突域，每一個接口就是一個衝突域，但卻不能隔離廣播域
有一個路由器有兩個網絡，如果一個路由器都沒有隻有一個廣播域
物理層無法分隔衝突域，集線器自己構成一個衝突域，鏈路層設備以太網交換機一個接口就是一個衝突域
物理層功能
通過光纖與主幹集線器擴大了傳輸範圍，會增大沖突概率與降低通信效率
網段分A、B、C、D，兩端網段同時爲A或者B
543不能超過5個網段，5個網段最多有4個物理層設備中繼器或者集線器，3只有3個端可以連接計算機
集線器是多口的中繼器
TCP/IP模型
主機數據應用層加控制信息形成報文，切成段變爲報文段再傳輸層上傳輸
報文段加上網絡層控制信息與頭形成數據報，如果數據報過長切分形成分組。
數據報到鏈路層成幀，在頭和尾加上鍊路層控制信息
