07 计算机网络简述

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计算机网络

1. 什么是网络?

• 网络 = 物理连接介质 + 互联网通信协议

2. 为何要有网络?

• 打破了地域的限制, 方便了数据的传输 / 通信
• 互联网 (Old : 信息高速公路)

3. 以太网

• 以太网的数据称之为 数据帧 , 分为head + data 两部分, 其中 head 长度 固定 18 字节
• 规定但凡接入互联网的主机必须要有一块 网卡, 网卡上有一个mac 地址, 全世界独一无二
• 以太网的通信协议采用的是 广播 的➠➠计算机通信靠吼
• 以太网协议规定

协议: 协议是每一层功能的实现方法, 规定了数据的组织格式.
数据格式: 头部 + 数据部分
    🙈头部包含: 源 mac 地址(6 字节) + 目的 mac 地址(6 字节) + 数据类型(6 字节)
    🙊数据部分包含: 包含的是网络层发过来的整体内容(最短 46 字节, 最长 1500 字节)
    🙉数据帧最短 64 字节, 最长 1518 字节, 超过最大限制就分片发送给物理层

4.mac 地址学习流程

• 多台计算机连接交换机, 交换机里面会有一份 mac 表, 最开始没有任何记录
• PC1 向 PC2 发送一个数据包, 交换机先记录 PC1 的 mac 地址
• 由于不知道 PC2 的 mac, 这时只能使用广播 (吼) 的方式, 交换机会复制数据包向每个接口发送一份
• 当 PC2 收到数据包后, 确认是发给自己的, 于是向 PC1 回包
• 交换机记录到 PC2 的 mac, 而 PC1 的 mac 之前已经记录了, 所以可以直接发送给 PC1
• 通过不断地通信, 所有 mac 都被记录

5. 网络体系结构

• 计算机网络的各层其协议的集合, 称之为网络的体系结构
• 互联网通信协议更具历史的发展分别有: OSI 七层协议, TCP/IP 四层协议, TCP/IP 五层协议

• OSI 的七层协议体系结构的概念清楚，理论也较完整，但它既 复杂又不实用
• TCP/IP 体系结构则不同，它现在已经得到了非常广泛的应用。TCP/IP 是一个四层的体系结构，它包含应用层、运输层、网际层和网络接口层 (用网际层这个名字是强调这一层是为了解决不同网络的互连问题）
• 不过从实质上讲，TCP/IP 只有最上面的三层，因为最下面的网络接口层基本上和一般的通信链路在功能上没有多大差别，对于计算机网络来说，这一层并没有什么特别新的具体内容。因此在学习计算机网络的原理时往往采取折中的办法，即 综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构，这样既简洁又能将概念阐述清楚。

6.OSI 七层协议数据传输的封包与解包过程

1. 传输层一组数据 ----- 段(segment)
2. 网络层一组数据 ----- 包(packet)
3. 数据链路层一组数据 ----- 帧(frame)
4. 物理层一组数据 ----- 位(bit)

7. IP 协议

• IP➢➢➢定位子网(局域网)
• mac➢➢➢定位在子网内的具体位置

• IP 地址 + mac 地址➢➢➢全世界范围内唯一的一台计算机

• IP 地址的范围

0.0.0.0 ➺➺➺ 255.255.255.255
00000000.00000000.00000000.00000000
11111111.11111111.11111111.11111111

• 子网掩码

全由连续的 1 和连续的 0 组成
11111111.11111111.11111111.00000000 ➺➺➺ 255.255.255.0

• 例如 IP 地址: 172.16.10.4/24

10101100.00010000.00001010.00000100 ➺➺➺ 172.16.10.4
11111111.11111111.11111111.00000000  ➺➺➺ 255.255.255.0
10101100.00010000.00001010.00000000  ➺➺➺ 172.16.10.0 子网地址

• 例如 IP 地址: 172.16.10.5/24

10101100.00010000.00001010.00000101 ➺➺➺ 172.16.10.5
11111111.11111111.11111111.00000000  ➺➺➺ 255.255.255.0
10101100.00010000.00001010.00000000  ➺➺➺ 172.16.10.0 子网地址

8. 进制转换 (常用)

• 十进制 ➺➺ 十进制 (转换过程)

123
1 * 10^2 + 2 * 10^1 + 3 * 10^0
100 + 20 + 3

• 十进制 ➺➺ 八进制

123
1 * 8^2 + 2 * 8^1 + 3*8^0
64 + 16 + 3 = 83

• 十进制 ➺➺ 二进制

• 二进制 ➺➺ 十进制

1 0 0 1 0 1 1 0
1*2^7 + 0 + 0 + 1*2^4 + 0 + 1*2^2 + 1*2^1 + 0
128 + 0 + 0 + 16 + 0 + 4 + 2 + 0
150

其他进制转换