网络协议
- 网络协议介绍
- 协议
- 双方的约定、沟通的前提
- 网络协议
- 网络通讯双方的约定
- IP、ICMP、TCP、UDP、HTTP、ARP、DHCP
- 协议族
- TCP/IP协议族 是当今互联网最通用一套网络协议族
- 网络协议的分层，OSI七层 VS TCP/IP四层
- TCP\IP网络参考模型
- 应用层协议：HTTP、DHCP协议
- 将协议分层的意义：封装和隔离，每层只需要使用其他层提供的接口来实现其对应的功能
- 各种网络协议与网络设备的介绍
- 网络协议中的基础介绍
- ip地址
- 概念：IP地址由子网号和主机号构成。
- 获取方式：手动设置容易冲突，使用DHCP自动分配时会自动获取IP地址和子网掩码
- 作用： IP地址是一台主机在网络中的逻辑地址，网络中通信前提，是在网络中标识一台主机的标识符；
- 子网掩码。
- 子网掩码作用：和IP地址按位&，获取IP地址中网络号。然后判断该网段是属于局域网还是网络子网，如果不在局域网会去访问网关
- MAC地址
- 概念：
- 也称物理地址、硬件地址，实际就是写入到网卡中6字节序列号数据，一般全球唯一。
- IP地址是网络层的标识，数据链路层不能识别上层标识IP，只能靠mac地址来完成数据通讯，mac地址是同网段通讯得前提；
- 获取的方法：
- 当用IP地址来进行通信时，交换机如果没有记录对应IP的mac地址，会应用ARP协议进行全网广播，对应的IP地址的机器会返回消息，交换机会记录对应机器的mac地址的信息，之后发送给此mac地址便不需要广播；
- MAC地址作用：
- 在数据链路层工作，可以被交换机识别，用来标识子网中的主机；
- 主机用以判断数据是否发给自己的
- DNS（域名系统）
- 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地址。
- 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。
- NAT
- 当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），又想和因特网上的主机通信可使用NAT方法，这样所有的主机可以通过公网的IP地址来访问互联网。
- 路由器可以通过NAT功能，在内网中的主机访问公网的时候，可以将其IP地址和端口替换成路由器的公网地址，并通过路由器的端口来记录该IP地址，这样路由器收到公网的信息反馈再反馈给对应的IP地址
- DHCP动态主机配置协议
- 是一个应用层协议。当我们将客户主机iP地址设置为动态获取方式时，DHCP服务器就会根据DHCP协议给局域网计算机分配IP和子网掩码，使得客户机能够利用这个IP上网和通信。
- ARP协议
- ARP协议作用
- ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。
- 当需要获取目的IP的MAC地址时先全网ARP广播，广播信息中包括想要寻找的IP地址
- 收到ARP广播 判断IP地址是否为自己是则回复自己MAC地址，不是则丢掉
- ARP命令
- arp -a 用来获取进行过数据交流的主机信息
- ping命令 采用ICMP协议实现通讯的原理
- ping 172.16.31.127
- ICMP报文发送之前需要通过arp协议获取MAC地址
- 为获取MAC地址首先ARP广播，获取MAC地址后才能进行数据包的发送和接收
- 拓展：rarp协议是通过mac地址寻找IP地址
- 交换机\集线器\路由器的介绍
- 集线器--HUB （外接USB口 大多采用集线器方式， 容器产生电涌现象）
- 作用：在物理层上全部数据直接广播 (电信号)
- 存在问题：由于只在物理层工作所以只传播电信号，不能识别链路层的mac地址，不能控制数据的发送到指定机器，而且广播数据容易造成网络造成阻塞
- 目前网络设备中比较少见，还存在于一些比较特殊的环境中。
- 交换机--Switch
- 作用：用于局域网中的通信
- 原理：
- 具有MAC地址学习能力，能够缓存IP地址到MAC转换关系，记录到交换机的固定端口；
- 交换机会存储IP-MAC的转换关系，具有时效性，过期将删除
- 分类:
- 两层交换机 可识别MAC 可根据MAC转发
- 三层交换机(拓展功能带路由功能)
- 路由器--Router
- 作用：
- 又称网关设备（Gateway）是用于连接多个逻辑上分开的网络。
- 原理：
- 路由器是网关设备，存在一个局域网中，路由器中时刻维持着一张路由表，记录着可以和该网络通讯的网段网关地址和其他等信息，这样当局域网想要访问其他网关的时候，路由器就可以通过路由表找的对应的网关地址，将报文送给相应端口的数据链路层，数据链路层封装后，发送报文；
- 路由器当收到一个子网传递给其他网络的信息的时候，会根据RIP协议或者手动设置的规定的下一跳地址来判断下一跳的最优地址，然后替换网络报文中的下一跳的mac地址，以此来访问整个互联网络，这就是路由器的判断网络地址和选择IP路径的功能。
- 作用：用来连接多个逻辑上分开的网络，和判断网络地址和选择IP路径的功能
网络通信过程介绍
- TCP\IP协议传输示意图
- 在构造网络报文的时候，每经过一层会被打上一个头
- 其中链路层的mac地址是一直在变化的，在链路层中每次路由的传递会对应的替换其中的mac地址为下一跳的mac地址
- 报文的IP地址用来指向最终的传输地址（终点），mac地址用来指向下一跳地址（指路）
- 上网全过程分析
- 1. 域名解析开始； 2. ARP探测网关MAC地址； 3. IP路由选择； 4. 域名解析完成结果返回HTTP服务器IP； 5. 建立和HTTP服务器的连接； 6. 连接发送HTTP请求-响应-解析-显示； 7. 关闭连接
- 实例（访问百度服务器的全过程）
- 一、先要解析出baidu.com对应的ip地址
- 1.要先使用arp获取默认网关的mac地址
- 2.组织数据发送给默认网关（ip还是dns服务器的ip，但是mac地址是默认网关的mac地址）
- 3.默认网关拥有转发数据的能力，把数据转发给路由器
- 4.路由器根据自己的路由协议，来选择一个合适的较快的路径转发数据给目的网关
- 5,目的网关（dns服务器所在的网关），把数据转发给dns服务器
- 6.dns服务器查询解析出baidu.com对应的ip地址，并原路返回请求这个域名的client
- 二、得到了baidu.com对应的ip地址之后，会发送tcp的3次握手，进行连接
- 1.使用http协议发送请求数据个web服务器
- 2.web服务器收到数据请求之后，通过查询自己的服务器得到相应的结果，原路返回给浏览器
- 3.浏览器接收到数据之后通过浏览器自己的渲染功能来显示这个网页
- 4.浏览器关闭tcp连接，即4次挥手结束，完成整个访问过程。
