1 计算机网络历史
- 第一代：50年代中~60年代初，以单计算机为中心的联机系统
主机内部通信，把远程的输入输出设备通过通信线路直接和计算机的主机相连，用户在终端输入信息的同时，主机也能处理信息，最后再将处理结果通过通信线路回送给远程用户。 - 第二代：60年代中~70年代初，计算机之间互联网络
主机间通信，主机既做数据处理，又做通信，出现不同的网络体系结构模型。 - 第三代：70年代中~80年代末，计算机网络标准化发展
- ARPANET的标准协议
1）用于计算机之间的数据传输
2）能够连接不同类型的计算机
3）所有网络结点都同等重要
4）必须有冗余的路由
5）网络结构尽可能简单，但是能非常可靠地传送数据
由于技术不足，相同厂家、相同型号的计算机之间可以进行数据通信，但是不同厂家、不同型号的计算机无法进行数据通信。
-
TCP/IP协议
该网络通信协议的出现，使得不同计算机之间得以实现数据通信，为计算机网络得进一步发展奠定了基础。 -
ISO的ISO/RM规范
- 第四代：90年代至今，国际化互联网
2 OSI/RM模型
1984年，ISO（国际标准化组织）推出因特网的协议规范OSI/RM，为开放式互联信息系统提供了一种功能结构的框架。
OSI/RM：开放系统互连参考模型（Open Systems Interconnection/Reference Model）
2.1 OSI/RM七层模型结构
物理层
- 物理层：只负责传输二进制比特流
功能：
1）为数据链路层提供服务，从数据链路层接收数据，并按规定形式的信号和格式将数据发送。
2）向数据链路层提供数据（将二进制比特流转换成数据链路层可以解析的格式）
数据链路层
- 数据链路层：负责将上层数据封装成 帧
帧：数据链路层完成从物理层到网络层的过度、准备工作
功能：
1）传输管理：为网络提供低出错率、高可靠性的数据链路
2）流量控制：协调主机和通信设备之间的数据传输率
网络层
- 网络层：路由寻址和广播
路由寻址：在路由器上从一个接口接收到数据包，根据数据包所携带的目的地址定向转发到对应接口（定向传送）
广播：发送和接收消息
功能：
1）路由选择与中断
2）控制分组传送系统的操作
3）控制流量，以防网络过于拥挤
4）建立和撤销网络连接
5）根据传输层的要求来选择服务
传输层
- 传输层：建立一个可靠的端到端连接，包括数据核对和初步整理
功能：
1）建立、维护和撤销传输连接——端对端连接
2）控制流量、差错控制（使高层收到的数据几乎完整无差错）
3）选择合适的网络服务层服务以实现其功能
4）提供数据的编号、排序、拼接以及重要同步功能
会话层
- 会话层：建立、维护、拆除会话，为端系统的应用程序之间提供对话控制机制
（数据传输的“中间商”角色，负责数据传输的“售后服务”）
功能：
1）提供两进程之间建立、维护和结束会话连接的功能
2）管理会话
3）同步数据
表示层
- 表示层：表示数据形式，完成对传输数据的转化
功能：
1）代表应用层协商数据表示
2）完成对传输数据的转化，如格式化、加/解密、压缩/解压
应用层
- 应用层：为应用程序提供服务，确定进程之间通信的性质，以满足用户需要
功能：
提供OSI用户服务，如事务处理、文件传输、数据检索、网络管理、加密
2.2 计算机网络体系结构通信原理
- 数据通信原理：
发送端自上而下传输（直到物理层），接收端自下而上传输（知道发送端发起 通信的层次） - 对等会话原理：
发送端和接收端只有在对等层才能进行通信，不同层次传输的数据格式不同：
应用层、表示层、会话层——报文方式
传输层——报文或报文分段
网络层——分组
数据链路层——帧
物理层——比特流
发送端每经过一层（物理层除外）都要在原数据上进行协议封装，即最前面加装一个本层所使用协议的协议头；接收端每经过一层都要对原数据进行协议解封装，即去掉原数据最前面的上层协议头。
3 TCP/IP
3.1 网络接口层
功能： 在物理连接（网线和电脑之间）之上，实现逻辑链路（用到的协议）的连接（拨号连接）
- SLIP（Serial line Internet Protocol）串行线路网际协议
- 在串行线路上封装IP数据报
- 用于拨号连接
- 缺点：没有差错校验机制
差错校验机制：每一端必须知道对方的IP地址，没有办法把本端的IP地址通知给另一端；如果一条串行线路用于SLIP，那么它不能同时使用其他协议。
数据报：通过网络传输的数据的基本单元，他携带了要从计算机传递到目的的计算机的信息。
数据包：是TCP/IP协议通信传输中的数据单位，单个信息被划分为多个数据块，这些数据块被称为包。
路由：路由器从一个接口接收到数据包，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。
- PPP（Point to Point Protocol）点对点协议
- 用于串行与并行线路上的拨号连接
- 解决SLIP存在的问题
- ARP（Address Resolution Rrotocol）地址解析协议
根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。
接口卡（网卡）：具有物理地址，即MAC地址
每个网卡的硬件地址都是由厂商所提供，而且每个地址都是唯一的，在网络上不允许有重复的硬件地址出现。
IP地址对应到MAC：通过目标设备的IP地址，查询目标折别的MAC地址，以保证通信的顺利进行。
- RARP（Reverse Address Resolution Protocol）协议
反向地址解析协议，MAC到IP地址
3.2 网络层
功能： 在不同网络之间进行路由寻址、传递数据报
- IP（Internet Protocol）
- 无连接、不可靠的协议
- 负责在主机之间寻址
- 设定路由
- ICMP（Internet Control Message Protocol）
- 报告错误（网络的错误检测，主机故障等）
- 控制消息
- Ping程序
3.3 传输层
功能： 建立端到端的链接
- 面向连接：会话建立、数据传输、会话拆除
- 无连接：不保证数据的有序到达
- TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议
- 面向连接
- 可靠(三次握手)
- 传输速度慢
- UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议
- 无连接
- 不可靠
- 传输速度快
端口号： 用来区别应用层的协议，不同应用协议有不同端口号。
端口是通过端口号来标记的，端口号只有整数，范围是从0到65535。
主机可以通过“IP地址+端口号”来区分不同的服务。
3.4 应用层
功能： 主要负责用户喝应用程序之间的通信。协调设备和软件的多样性问题；解决系统中文件传输问题。
- 以下是常见的应用协议：
- FTP：文本传输协议
- HTTP：超文本传输协议
- DNS：域名系统
- Telnet：远程终端协议
- IMAP：Internet邮件访问协议
- POP3：邮局协议版本3
4 IP地址
4.1 IP地址特点
- IP地址长32位，每个IP地址被分为四组，每组8位
- 每组数字的大小范围为0-255
10000011 01101011 00000011 00010001
131.107.3.17 - IP地址由两部分构成：网络位+主机位
4.2 IP地址分类
网络位可以说明该设备网络类，如下：
4.3 子网掩码
使用子网掩码是为了区分一个IP地址中的网络地址和主机地址。
子网掩码是用来判断任意两台计算机的IP地址是否属于同一个子网络的根据。
- 子网掩码特点：由连续的1和0构成
默认子网掩码：255.0.0.0 255.255.0.0 255.255.255.0
子网掩码中可以出现的数字：0 128 192 224 240 248 252 254 255 - 如何判断两个IP地址是否在同一子网中
主机A：IP=61.48.167.25 子网掩码：255.255.255.182
主机B：IP=61.48.167.224 子网掩码：255.255.255.192- 判断的步骤：
- 将IP地址和子网掩码转换成二进制
- 将IP地址和子网掩码按位进行与运输
- 得出子网号，判断是否相等
- 判断的步骤：