读书:深入理解计算机网络

pc基础知识

计算机网络系统组成:硬件+软件

远程演示,想起了教师机的远程演示。

树形结构:

计算机网络体系结构

    通信子网:用来传输

    资源子网:用来制造数据

经验之谈 无论哪一种计算机网络体系结构,也无论是体系结构中的哪一层,都不是针对具体的设备或者具体的软件而言的,而只是针对每层中所要实现的网络服务功能来划分的。因为每一层所代表的是一组网络功能,而实现某一个功能又可以有许多不同的软/硬件方案。如物理层上就可以有许多不同的传输介质(如同轴电缆、双绞线、光纤等)和网络设备(如集线器、中继器),当然还有许多对应的通信协议。其他各层也一样。计算机网络中的软/硬件是计算机网络通信和数据传输的实体,也就是网络任务的具体执行者。

TCP/IP

TCP/IP协议体系结构只划分了四层,从高到低分别是:应用层(Apllication Layer)、传输层(Transport Layer)、网际互连层(Internet Layer,又称互联网层)和网络访问层(Network AccessLayer,又称网络接入层、网络接口层或者主机-网络层)。

七层详细理解

理论                                               对象                                                                              类比

物理层                                       同轴电缆、双绞线和光纤                                               公路、铁路和航线

数据链路层                      过MAC地址寻址把数据转到目的节点                                       市内公路+交通法规

网络层或网际互联层      为不同网段之间的数据转发提供路径选择,通过IP地址               车站、机场、码头

传输层                            专门为通信双方构建端对端(不是点对点)的数据传输通道      起点,终点

会话层和表示层               用户网络应用的协商过程                                      车站、机场或码头中总调度人员所从事的调度工作

应用层                  各种网络应用进程的调用           车站……码头的负责人负责接受乘客运输的调度,确定班次的发送时间

通信过程:

双绞线

LC连接器在路由器上用得比较多。

无线

“非导向介质”就是用于无线传输的各种电磁波,在数据通信中主要应用于短波无线传输、地面微波接力通信(基站)、地球卫星通信、WLAN(无线局域网)等(其实像蓝牙这类无线通信也是采用非导向介质的)。

 

数据链路层

有线网卡

无线网卡

801

1Gbps

IEEE 802.3ab标准下的1000Base-T规范是在1999年6月正式批准发布的,其数据传输率均达到了1000Mbps,即1Gbps,因此又称吉比特以太网。
千兆以太网基本保留了原有以太网的帧结构,同时也支持CSMA/CD介质访问控制技术,所以向下与标准以太网和快速以太网完全兼容,原有的10Mbps以太网或快速以太网可以方便地升级到千兆以太网。

网络环路

这里所说的环路就是指网络环路。它又分为二层环路和三层环路两种。二层环路是指在二层交换网络中,网络广播信息在网络中形成的一个封闭的环路。如图6-42所示,SW1和SW2这两个交换机之间有两条链路连接。现假设SW1的F0/3端口收到了来自PC1的一个广播包,它会通过F0/1和F0/2端口分别向SW2的F0/1和F0/2端口发送,同样当SW2的F0/1和F0/2端口在收到广播包后也会分别再向SW1的F0/1和F0/2端口发送广播包,以此反复就形成了一个恶性死循环,即形成广播风暴,造成了大量网络设备和带宽资源的浪费。图

网络层

物理层和数据链路层构建了局域网内部的通信线路,相当于一个城市内部的交通路线。本章要介绍的网络层就是用来连接不同局域网线路的结点,位于不同网络的边缘,就相当于各城市边缘,用于连接不同城市交通线路的中转站点一样。

ip4不够

我们一直在采用像NAT(Network Address Translation,网络地址转换)、VLSM(VariableLength Subnet Mask,可变长子网掩码)、CIDR(Classless Inter-DomainRouting,无类域间路由)这类可以更加充分使用现有公网IP地址的技

TTL

报文每经过一个路由器结点,跳数值就减1

同一路由器上所连接的多个网段之间的跳数为0,也就是在同一路由器上所连接的多个网络是直接相通的,不用配置路由。

ARP地址解析原理

假设主机A和B在同一个网段(均位于192.168.1.0/24网段),主机A要向主机B发送信息。主机A和主机B的IP地址和MAC地址均在图中已有标识,此时主机A已知道主机B的IP地址,要想获得主机B的MAC地址,具体的地址解析过程如下。

1)主机A首先查看自己的ARP表(它是一个IP地址与MAC地址的
映射表),确定其中是否包含有主机B的IP地址和对应的MAC地址。如
果找到了对应的MAC地址,则主机A直接利用ARP表中的MAC地址对IP
数据包进行帧封装,并将数据包发送给主机B。
2)如果主机A在ARP表中找不到对应的MAC地址,则先缓存该数
据报文,然后以广播方式(目的MAC地址为广播MAC地址——

FFFFFF,任一同网段的节点均可收到)发送一个ARP请求报文。ARP
请求报文中的发送端(源)IP地址和发送端MAC地址分别为主机A的IP
地址(192.168.1.1)和MAC地址(0002-6779-0f4c),目的IP地址和目
的MAC地址为主机B的IP地址(192.168.1.2)和全0的MAC地址。因为
ARP请求报文是以广播发方式发送,所以该网段上的所有主机都可以接
收到该请求包,但只有其IP地址与目的IP地址一致的主机B会对该请求
进行处理。
3)主机B将ARP请求报文中的发送端(即主机A)的IP地址和MAC
地址存入自己的ARP表中。然后以单播方式向主机A发送一个ARP响应
报文,应答报文中就包含了自己的MAC地址,也就是原来在请求报文
中要请求的目的MAC地址。
4)主机A在收到来自主机B的ARP响应报文后,将主机B的MAC地
址加入到自己的ARP表中以用于后续报文的转发,同时将原来缓存的IP
数据包再次修改(在“目的MAC地址”字段填上主机B的MAC地址)后发
送出去。
这就是同一网段中两主机的ARP地址解析的全过程。

路由:

路由(Routing)是把信息从源节点通过网络传递到目的节点的行为,简单地讲路由就是指三层设备从一个接口上收到数据包,根据数据包的目的地址进行定向,并转发到另一个接口的过程。

 

IPv4 NAT基础

NAT服务工作在路由器上(同时可工作在三层交换机或防火墙上),通常用于连接两个网络,通过把内部网络中的多个私网IPv4地址转换为合法的一个或多个公网IPv4地址,让使用非注册IPv4地址的私有IPv4网络全部或部分用户连接到Internet,或者允许Internet用户访问内部网络设备,如邮件服务器。总体来说,NAT主要可以用于以下三种情形:

NAT进行地址转换的过程就是本地地址与全局地址之间的转换过程

路由协议及工作原理

动态路由协议(包括RIP、OSPF、IS-IS和BGP)

OSPF(Open Shortest Path First,开放式最短路径优先协议)

传输层

在TCP/IP通信中,应用程序把数据传送给Socket,然后由Socket通过传输层向下提交给网络驱动程序并向网络上发送出去。

应用层

    TCP/IP体系结构中的应用层解决了TCP/IP网络应用存在的共性问题,包括与网络应用相关的支撑协议和应用服务两大部分。其中的支撑协议包括域名服务系统(DNS)、动态主机配置协议(DHCP)、简单网络管理协议(SNMP)等;典型的应用服务包括Web浏览服务、Email服务、文件传输访问服务、远程登录服务等,另外,还有一些与这些典型网络应用服务相关的协议,包括超文本传输协议(HTTP)、简单邮件传输协议(SMTP)、文件传输协议(FTP)、简单文件传输协议(TFTP)和远程登录(Telnet)等。

host.txt的文本文件把网络中各计算机的计算机名称与其对应的IP地址一一列出,以此实现解析。在host文件的IP地址和计算机名映射表项中,前面是IP地址,后面是对应的计算机主机名(最初仅是像我们通常所说的NetBIOS格式计算机名),每个映射独占一行。

     “根名称服务器”(root name server)是由互联网管理机构配置建立的,是最高层次的名称服务器,负责对互联网上所有“顶级名称服务器”进行管理,有全部的顶级名称服务器的IP地址和域名映射。全球共有13套(注意,不是13台,每套根名称服务器都有好多台用于负载均衡的根名称服务器,总的根名称服务器据说至少有上千台了)根名称服务器。但每套根名称服务器都只有1个主根名称服务器(也就是说,总共只有13台主根名称服务器),其中10台放置在美国,两台在欧洲,1台在日本。这13台主根名称服务器主机名分别为字母A~M,即完整DNS名称为a.rootserver.net~m.rootserver.net

 

DHCP

MIME消息可以包含ASCII文本、图像、音频、视频以及其他应用程序专用的数据,大大扩展了电子邮件消息的数据类型。

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