网络基础2(TCP UDP)

网络七层模型

<1> 物理层
实际最终信号的传输是通过物理层实现的。通过物理介质传输比特流。规定了机械及电气规范。
<2> 数据链路层
将比特组合成字节,再将字节组合成帧,进行点对点传递。
使用链路层地址 (以太网使用MAC地址)来访问介质,并进行差错检测。数据链路层又分为2个子层:逻辑链路控制子层(LLC)和媒体访问控制子层(MAC)。 MAC子层处理CSMA/CD算法、数据出错校验、成帧等;LLC子层定义了一些字段使上次协议能共享数据链路层。 在实际使用中,LLC子层并非必需的。
<3> 网络层
本层通过IP寻址来建立两个节点之间的连接,为源端的运输层送来的分组,选择合适的路由和交换节点,正确无误地按照地址传送给目的端的运输层。就是通常说的IP层。这一层就是我们经常说的IP协议层。IP协议是Internet的基础。
网络层就相当于快递公司庞大的快递网络,全国不同的集散中心。
<4> 传输层
传输层建立了主机端到端的链接,传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务,包括处理差错控制和流量控制等问题。TCP UDP就是在这一层。端口号既是这里的“端”。
<5> 会话层
会话层就是负责建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话。该层的通信由不同设备中的应用程序之间的服务请求和响应组成。
<6> 表示层
表示层提供各种用于应用层数据的编码和转换功能,确保一个系统的应用层发送的数据能被另一个系统的应用层识别。数据压缩和加密也是表示层可提供的转换功能之一。
<7> 应用层
OSI参考模型中最靠近用户的一层,是为计算机用户提供应用接口,也为用户直接提供各种网络服务。我们常见应用层的网络服务协议有:HTTP,HTTPS,FTP,POP3、SMTP等。

TCP建立连接,传输数据,断开连接的过程

三次握手
客户端发送SYN包,服务器回复SYN+ACK,客户端再发一次ACK
四次挥手
主动方发FIN,回一个ACK,想了想又回一个FIN,主动方再来一个ACK
(TIME WAIT)四次挥手结束后,主动方会进入一个2msl(msl为最小生存周期)的time wait状态。为了实现TCP连接的可靠释放,并使旧的包在网络上因过期而消失。
在这里插入图片描述
2)为什需要三次握手?
为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端,因而产生错误
client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失,而是在某个网络结点长时间的滞留了,以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后,就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。于是就向client发出确认报文段,同意建立连接。
假设不采用“三次握手”,那么只要server发出确认,新的连接就建立了。由于现在client并没有发出建立连接的请求,因此不会理睬server的确认,也不会向server发送数据。但server却以为新的运输连接已经建立,并一直等待client发来数据。这样,server的很多资源就白白浪费掉了。采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生。例如刚才那种情况,client不会向server的确认发出确认。server由于收不到确认,就知道client并没有要求建立连接。”。主要目的防止server端一直等待,浪费资源。
4)为什么建立连接是三次握手,而关闭连接却是四次挥手呢?
  这是因为服务端在LISTEN状态下,收到建立连接请求的SYN报文后,把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时,当收到对方的FIN报文时,仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据,己方也未必全部数据都发送给对方了,所以己方可以立即close,也可以发送一些数据给对方后,再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接,因此,己方ACK和FIN一般都会分开发送。

TCP与UDP的区别

tcp协议和udp协议的差别
TCP UDP
是否连接 面向连接 面向非连接
传输可靠性 可靠 不可靠
应用场合 传输大量数据 少量数据
速度 慢 快

什么是DNS?

DNS(Domain Name System,域名系统),**因特网上作为域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库,**能够使用户更方便的访问互联网,而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。通过主机名,最终得到该主机名对应的IP地址的过程叫做域名解析(或主机名解析)。
通俗的讲,我们更习惯于记住一个网站的名字,比如www.baidu.com,而不是记住它的ip地址,比如:167.23.10.2。而计算机更擅长记住网站的ip地址,而不是像www.baidu.com等链接。因为,DNS就相当于一个电话本,比如你要找www.baidu.com这个域名,那我翻一翻我的电话本,我就知道,哦,它的电话(ip)是167.23.10.2。
2)DNS查询的两种方式:递归查询和迭代查询
1、递归解析
当局部DNS服务器自己不能回答客户机的DNS查询时,它就需要向其他DNS服务器进行查询。此时有两种方式,如图所示的是递归方式。局部DNS服务器自己负责向其他DNS服务器进行查询,一般是先向该域名的根域服务器查询,再由根域名服务器一级级向下查询。最后得到的查询结果返回给局部DNS服务器,再由局部DNS服务器返回给客户端。
2、迭代解析
  当局部DNS服务器自己不能回答客户机的DNS查询时,也可以通过迭代查询的方式进行解析,如图所示。局部DNS服务器不是自己向其他DNS服务器进行查询,而是把能解析该域名的其他DNS服务器的IP地址返回给客户端DNS程序,客户端DNS程序再继续向这些DNS服务器进行查询,直到得到查询结果为止。也就是说,迭代解析只是帮你找到相关的服务器而已,而不会帮你去查。比如说:baidu.com的服务器ip地址在192.168.4.5这里,你自己去查吧,本人比较忙,只能帮你到这里了。
3)DNS域名称空间的组织方式
我们在前面有说到根DNS服务器,域DNS服务器,这些都是DNS域名称空间的组织方式。按其功能命名空间中用来描述 DNS 域名称的五个类别的介绍详见下表中,以及与每个名称类型的示例
4)DNS负载均衡
  当一个网站有足够多的用户的时候,假如每次请求的资源都位于同一台机器上面,那么这台机器随时可能会蹦掉。处理办法就是用DNS负载均衡技术,它的原理是在DNS服务器中为同一个主机名配置多个IP地址,在应答DNS查询时,DNS服务器对每个查询将以DNS文件中主机记录的IP地址按顺序返回不同的解析结果,将客户端的访问引导到不同的机器上去,使得不同的客户端访问不同的服务器,从而达到负载均衡的目的。例如可以根据每台机器的负载量,该机器离用户地理位置的距离等等。

什么是反向代理?

客户端本来可以直接通过HTTP协议访问某网站应用服务器,网站管理员可以在中间加上一个Nginx,客户端请求Nginx,Nginx请求应用服务器,然后将结果返回给客户端,此时Nginx就是反向代理服务器。
  一些大一点的网站会将你的请求到反向代理服务器中,因为当网站访问量非常大,网站越来越慢,一台服务器已经不够用了。于是将同一个应用部署在多台服务器上,将大量用户的请求分配给多台机器处理。此时,客户端不是直接通过HTTP协议访问某网站应用服务器,而是先请求到Nginx,Nginx再请求应用服务器,然后将结果返回给客户端,这里Nginx的作用是反向代理服务器。同时也带来了一个好处,其中一台服务器万一挂了,只要还有其他服务器正常运行,就不会影响用户使用。

路由器的缓存

每个路由器根据所在网络的不同,都有自己的路由表,在工作时会选择相应的路径。为什么要有路由器缓存呢,这个也是为了发送数据,因为路由器最高层一般都是网络层,网络层一般都是传送数据包,数据包又是经过应用层向下传送之后送来的一部分文件数据,如果我们没有缓存的话,那么,每次都会查找传送到达方的ip地址就会很费力。

协议

1、ARP Address Resolution Protocol,地址解析协议,根据IP地址获取物理地址。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机,并接收返回消息,以此确定目标的物理地址;收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间,下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。地址解析协议是建立在网络中各个主机互相信任的基础上的,网络上的主机可以自主发送ARP应答消息,其他主机收到应答报文时不会检测该报文的真实性就会将其记入本机ARP缓存,由此攻击者就可以向某一主机发送伪ARP应答报文,使其发送的信息无法到达预期的主机或到达错误的主机,这就构成了一个ARP欺骗。
2、NAT Network Address Translation,网络地址转换,一种将私有(保留)地址转化为合法IP地址的转换技术。在专用网内部的一些主机本来已经分配到了本地IP地址(即仅在本专用网内使用的专用地址),但又想和因特网上的主机通信时,可使用NAT方法。这种方法需要在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件。装有NAT软件的路由器叫做NAT路由器,它至少有一个有效的外部全球IP地址。这样,所有专用网内部的想和因特网上的主机通信时,都要在NAT路由器上将其本地地址转换成全球IP地址,才能和因特网连接。
3、ICMP Internet Control Message Protocol,Internet控制报文协议,用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据,但是对于用户数据的传递起着重要的作用。
4、DHCP Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议,是一个局域网的网络协议。DHCP使用UDP协议工作,主要有两个用途:一是给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址,二是作为用户或者内部网络管理员对所有计算机作中央管理的手段。
5、RIP Routing Information Protocol,路由信息协议,是一个内部网关协议,是一种基于距离矢量的路由协议,以路由跳数作为计数单位的路由协议,适合用于比较小型的网络环境。它选择路由的度量标准是跳数,最大跳数是15跳,如果大于15跳,它就会丢弃数据包。
6、OSPF Open Shortest Path First,开放式最短路径优先,是一个内部网关协议,是对链路状态路由协议的一种实现,用Dijastra算法实现。它选择路由的度量标准是带宽,延迟。
7、BGP Border Gateway Protocol,边界网关协议,是一个外部网关协议,用来连接因特网上的独立系统,在自治系统之间动态交换路由信息。

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