网络基础
什么是网络：
计算机网络：具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来
网路的类型
1.局域网（LAN）：一般限定在较小的区域内，小于10km的范围，通常采用有线的方式连接起来。
2.城域网（MAN）：规模局限在一座城市的范围内，10～100km的区域。
3.广域网（WAN）：网络跨越国界、洲界，甚至全球范围。
局域网和广域网是网络的热点。局域网是组成其他两种类型网络的基础，城域网一般都加入了广域网。广域网的典型代表是internet网。
4.个人网：个人局域网就是在个人工作地方把属于个人使用的电子设备（如便携电脑等）用无线技术连接起来的网络，因此也常称为无线个人局域网WPAN，其范围大约在10m左右。
拓扑结构
网络的拓扑结构是指网络中通信线路和站点（计算机或设备）的几何排列形式。
星型网络：各站点通过点到点的链路与中心站相连。特点是很容易在网络中增加新的站点，数据的安全性和优先级容易控制，易实现网络监控，但中心节点的故障会引起整个网络瘫痪。
2.环形网络：各站点通过通信介质连成一个封闭的环形。环形网容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，难以增加新的站点。
3.总线型网络：网络中所有的站点共享一条数据通道。总线型网络安装简单方便，需要铺设的电缆最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络。但介质的故障会导致网络瘫痪，总线网安全性低，监控比较困难，增加新站点也不如星型网容易。
传输类型：
单工：始终只能完成一个方向的数据传输（广播）
半双工：同一时间只能完成一个方向的数据传输（对讲机）
全双工：同一时间可以完成两个方向的数据传输（手机）
数据传输的类型：
单播：一对一
组播：一对多
广播：一对所有
网络模型
三层组网模型
相当于内网
OSI参考模型
OSI的概念：
Open System Interconnect 开放系统互连参考模型，是有ISO(国际标准化组织)定义的，它是个灵活的，稳健的和可互操作的模型，并不是协议，是用来了解和设计网络系统结构的。
OSI模型的目的：
规范不同系统的互联标准，使两个不同系统能够较容易的通信，而不需要改变底层的硬件或软件的逻辑。
OSI模型分为七层：
OSI把网络按照层次分为七层，由上到下分别为物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。
OSI模型每层都有自己的功能集，层与层之间相互独立有相互依靠；上层依赖于下层，下层为上层提供服务。
应用层：为应用数据提供接口，使应用程序能够使用网络服务
常见的应用层协议：**http(80),ftp(20/21),smtp(25),pop3(110),telent(23),dns(53)**等
表示层：数据的加密解密、数据的编码解码，数据的压缩解压缩
会话层：建立，维护，管理应用程序之间的会话（对话的控制和同步）
传输层：负责建立端到端的连接，保证报文在端到端之间的传输（服务点编址，分段与重组，连接控制，流量控制，差错控制）
网络层：负责将分组数据从源端传输到目的端（为网络设备提供逻辑地址，进行路由选择，分组转发）
数据链路层：在不可靠的物理链路上，提供可靠的数据传输服务，把桢从一跳(结点)移动到另一跳(结点)。（组帧，物理编址，流量控制，差错控制，接入控制）
物理连接层：负责把逐个的比特从一跳(结点)移动到另一跳(结点)。（定义接口的媒体的物理特性，定义比特的表示，数据传输速率，信号的传输模式（单工，半双工，全双工）；定义网络物理拓扑（网状，星状，环状，总线型等拓扑））
IP地址
IP地址由两部分组成：网络部分和主机部分
A类IP地址 一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，它主要为大型网络而设计的，网络地址的最高位必须是“0”， 地址范围从1.0.0.0 到127.0.0.0）。可用的A类网络有127个，每个网络能容纳1亿多个主机。其中127.0.0.1是一个特殊的IP地址，表示主机本身，用于本地机器的测试。
B类IP地址 一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16382个，每个网络能容纳6万多个主机 。
C类IP地址 一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。C类网络可达209万余个，每个网络能容纳254个主机。
D类地址 用于多点广播。
E类IP地址 以“llll0”开始，为将来使用保留。
子网掩码
子网掩码用来确定IP的网络地址
对应IP地址的网络部分用1表示，对应地址的主机部分用0表示。
A，B，C三类地址的默认子网掩码
A类：255.0.0.0
B类：255.255.0.0
C类：255.255.255.2
私网地址：
10.0.0.0 —— 10.255.255.255 （10.0.0.0/8）
172.16.0.0 —— 172.31.255.255（172.16.0.0/12）
192.168.0.0 —— 192.168.255.255 （192.168.0.0/16）
TCP/IP协议
TCP/IP协议栈是由一组不同功能的协议组合在一起构成的协议栈，利用一组协议完成OSI所实现的功能
TCP/IP模型实际上是OSI模型的一个浓缩版本，它只有四个层次：
1.应用层，对应着OSI的应用层、表示层、会话层
2.传输层，对应着OSI的传输层
3.网络层，对应着OSI的网络层
4.网络接口层，对应着OSI的数据链路层和物理层
UDP
UDP是面向无连接的通讯协议，UDP数据包括目的端口号和源端口号信息，由于通讯不需要连接，所以可以实现广播发送。UDP通讯时不需要接收方确认，属于不可靠的传输，可能会出现丢包现象。
TCP
TCP是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接，通讯完成时要拆除连接，由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯。TCP提供的是一种可靠的数据流服务。
ICMP
ICMP与IP位于同一层，它被用来传送IP的控制信息。它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。
通讯端口
TCP和UDP服务通常有一个客户/服务器的关系，端口是一个软件结构，被客户程序或服务进程用来发送和接收信息。一个端口对应一个16比特的数。服务进程通常使用一个固定的端口。端口范围:0~65535(动态分配)。
注意：0~1024通常是归操作系统分配的端口号。通常情况下，我们写的软件端口号建议起在8000之后
两个系统间的多重Telnet连接是如何相互确认并协调一致呢？TCP或UDP连接唯一地使用每个信息中的如下四项进行确认：
源IP地址 发送包的IP地址。
目的IP地址 接收包的IP地址。
源端口 源系统上的连接的端口。
目的端口 目的系统上的连接的端口。
数据格式
数据帧：帧头+IP数据包+帧尾 （帧头包括源和目标主机MAC初步地址及类型，帧尾是校验字）
IP数据包：IP头部+TCP数据信息（IP头包括源和目标主机IP地址、类型、生存期等）
TCP数据信息：TCP头部+实际数据 （TCP头包括源和目标主机端口号、顺序号、确认号、校验字等）
数据的发送———报文封装
封装：每一层都把上层的协议包当成数据部分，加上自己的协议头部组成自己的协议包
解封装：把头部的报头去掉
TCP的“三次握手，四次挥手”
三次握手
换个易于理解的视角来看为什么要三次握手。
客户端和服务端通信前要进行连接，“三次握手”的作用就是双方都能明确自己和对方的收、发能力是正常的。
第一次握手：客户端发送网络包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的发送能力、服务端的接收能力是正常的。
第二次握手：服务端发包，客户端收到了。这样客户端就能得出结论：服务端的接收、发送能力，客户端的接收、发送能力是正常的。
从客户端的视角来看，我接到了服务端发送过来的响应数据包，说明服务端接收到了我在第一次握手时发送的网络包，并且成功发送了响应数据包，这就说明，服务端的接收、发送能力正常。
而另一方面，我收到了服务端的响应数据包，说明我第一次发送的网络包成功到达服务端，这样，我自己的发送和接收能力也是正常的。
第三次握手：客户端发包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的接收、发送能力，服务端的发送、接收能力是正常的。
为什么建立连接协议是三次握手，而关闭连接却是四次握手呢？
这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的连接请求后，它可以把ACK和SYN(ACK起应答作用，而SYN起同步作用)放在一个报文里来发送。但关闭连接时，当收到对方的FIN报文通知时，它仅仅表示对方没有数据发送给你了；但未必你所有的数据都全部发送给对方了，所以你可能未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后，再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了，所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。
三次握手时客户端和服务器的状态：
1、 在最开始，客户端和服务器都是处于CLOSED状态
2、服务器会创建sockert开始监听，服务器状态LISTEN
3、客户端向服务器端发送SYN，请求建立链接，发完之后自己的状态变为SYN_CENT
4、服务器收到客户端发来的SYN，然后会回复SYN和ACK，发完之后自己的状态变为SYN_RECV RCVD
5、客户端收到服务器发来的SYN和ACK之后会马上回复ACK，回复完之后状态变为ESTABLISHED
6、 服务器端收到客户端发来的ACK之后会直接进入ESTABLISHED
至此，三次握手完成，连接建立
四次挥手时客户端和服务器的状态：
1、 客户端先向服务器发送FIN报文，请求断开连接，其状态变为FIN_WAIT1.
2、 服务器收到FIN后向客户端发送ACK，服务器状态变为CLOSE_WAIT1
3、 客户端收到ACK后进入FIN_WAIT2状态。此时连接已经断开了一半了，如果服务器还有数据要发送给客户端，就会继续发送
4、 直接发完了，就发送FIN报文，此时服务器进入LSAT_ACK状态
5、 客户端收到服务器的FIN后，马上发送给ACK服务器，此时客户端进入状FIN_WAIT状态
6、 再过了2MSL长的时间后进入CLOSED状态。服务器收到客户端的ACK就进入CLOSED状态
至此，还有一个状态没有提及状态CLOSIND状态
各个状态的意义如下：
LISTEN ：监听来自远方TCP端口的连接请求。
SYN-SENT ：在发送连接请求后等待匹配的连接请求。
SYN-RECEⅣED ：在收到和发送一个连接请求后等待对连接请求的确认。
ESTABLISHED ：代表一个打开的连接，数据可以传送给用户。
FIN-WAIT-1 ：等待远程TCP的连接中断请求，或先前的连接中断请求的确认。
FIN-WAIT-2 ：从远程TCP等待连接中断请求。
CLOSE-WAIT ：等待从本地用户发来的连接中断请求。
CLOSING ：等待远程TCP对连接中断的确认。
LAST-ACK ：等待原来发向远程TCP的连接中断请求的确认。
TIME-WAIT ：等待足够的时间以确保远程TCP接收到连接中断请求的确认。
CLOSED ：没有任何连接状态。