网络学习---基础知识

前言

身为一个互联网行业的从业者，如果连互联网internet相关的知识都没有搞明白，有点过分了

要系统学习网络相关知识了，深知不做笔记 = 白学
哈哈，笔记做起来！

公司新换地址，然后新换的办公室有味道，CTO的小办公室也有味道，我们集体搬到一个有两个大窗户的会议上，跟CTO在一个办公室办公。。。
有压力，但是，也能更好的督促自己干活或者学习，也算是好事，加油吧，少年！

端口：类比营业厅的窗口

http://IP地址:端口号/资源路径

127.0.0.1或locahost代表本地

国际标准化组织ISO在1985年制定了网络互连模型
OSI参考模型（open system interconnect reference model），具有7层结构

网络中的基本概念

计算机之间的通信基础

需要得知对方的IP地址
最终是根据MAC地址（网卡地址），输送数据到网卡，被网卡接收
如果网卡发现数据的目标MAC地址是自己，就会将数据传递给上一层进行处理
如果网卡发现数据的目标MAC地址不是自己，就会将数据丢弃，不会传递给上一层进行处理

MAC地址对应的是网卡

在ping的时候，已经获取对方的网卡地址
在发送数据的时候，如果只知道IP地址，不知道对方的网卡地址，则发送ARP广播

计算机之间的链接方式：同轴电缆

基本上被淘汰
半双工通信： 只允许同一时间，某一端给另外一端发送数据。比如在A给B发送数据的时候，B不能给A发送数据。

全双工通信： 在同一时间，允许双方都传输数据。类比打电话

同轴电缆是一根绳上的蚂蚱，怎么理解呢？
A -- B -- C -- D
假如A要传数据给D，而此时C断了不通了，则D接收不到数据，这样，安全性则不好

计算机之间的链接方式：集线器（Hub）

集线器：类比代码管理中的仓库SVN，有一个中心，就是集线器。

半双工通道
容易冲突
不安全
跟同轴电缆一样：没有智商

计算机之间的链接方式：网桥（Bridge）

能够通过自学习得知每个接口那侧的MAC地址
这样，等下次有数据通过的时候，就可以知道是在那边。存在则通过，不存在则拒绝

网桥只能隔绝冲突域
比如网桥两边各有100万台计算机，他只能知道里面有没有A这个MAC地址，但如何在100万台中找到目标A，还是麻烦的。

计算机之间的链接方式：交换机（Switch）

交换机可以理解为集线器 + 网桥
交换机可以说是局域网的最优选择
交换机可以知道每一个电脑的MAC地址，可以精准找到对应的电脑

全双工通信
比集线器安全（不会全部发一遍）

交换机连接的是在同一个网段的机器，如果全球都使用交换机连接，则会有IP地址不够用的问题
另外，交换机发广播，则全球人都能收到

以上几种方式，连接的设备必须在同一个网段，连接的设备必须处在同一个广播域

如何理解同一个网段？

192.168.1.1
192.168.1.2
192.168.1.3
192.168.1.4
前三个一样的，可以理解为在同一个网段

192.168.1.5
196.168.1.1
这两个不在同一个网段

严格来说，这种判断是错误的，不准确的，为何这样说？
因为判断是否在同一个网段，不能仅仅靠前几个字节是否一样去判断。
是通过网络ID判断的，而网络ID与子网掩码有关，后面会讲到

计算机之间的链接方式：路由器（Router）

路由器

可以在不同网段之间转发数据
隔绝广播域

同一个网段交换数据，使用交换机
不同网段交换数据，使用路由器

主机发数据之前，首先会判断目标IP地址跟自己是否在同一个网段
如果在同一个网段，则发ARP广播
如果不在同一个网段，则需要通过路由器转发数据

网关（Gateway）
跨网段传输数据，就需要通过网关
路由器里面有网关

MAC地址

每一个网卡都有一个6字节（48bit）的MAC地址（Media Access Control Address）

全球唯一，固化在了网卡的ROM中，由IEEE802标准规定

当不知道对方主机的MAC地址时，可以通过发送ARP广播获取对方的MAC地址
获取成功后，会缓存IP地址、MAC地址的映射信息，俗称：ARP缓存
通过ARP广播获取的MAC地址，属于动态（dynamic）缓存

ARP

Address Resolution Protocol，地址解析协议（此处的地址，指的是MAC地址）
作用：通过IP地址，获取MAC地址

RARP

Reverse Address Resolution Protocol，逆地址解析协议
作用与ARP相反：用于将MAC地址转换为IP地址
现在已经被BOOTP、DHCP所取代

IP地址

IP地址（Internet Protocol Address）：互联网上的每一个主机都有一个IP地址

IPv4版本，32bit（4字节），在2019年已用完
然后，推出了IPv6版本，128bit（16字节）

但，IPv4中，4个字节使用2进制不容易记，因此，转化为10进制，就是我们平时所用、所看的IP地址

IP地址的组成

IP地址由两部分组成：网络标识（网络ID）、主机标识（主机ID）

同一网段的计算机，网络ID相同
通过子网掩码（subnet mask）可以计算出网络ID：子网掩码 & IP地址（&为按位与）

比如：
IP地址为：192.168.1.10
子网掩码：255.255.255.0
按位与算出的结果，就是网络ID

结果的前3位就是网络ID，最后一位就是主机ID

该例子中前三位是网络ID，但并不能说所有的网络ID都是前三位，也有可能只有前两位是网络ID，而后两位是主机ID

问：192.168.1.0/24中/24是什么？

前面是IP地址，我们是知道的，那后面的/24是什么呢？
/24代表24个1，其实就是子网掩码

子网划分

我们知道，IP地址前面是网络ID，属于网段
后面属于主机ID，主机ID的范围决定了可以接入的主机个数。
假设，现在有一个A类IP地址，但是只有10台电脑接入，这。。。太浪费了
因此，我们可以使用子网划分技术，来最大效率的利用IP地址。

子网划分： 借用主机位作子网位，划分出多个子网

子网划分，可以分为：等长子网划分、变长子网划分
等长子网划分： 将一个网段等分成多个子网，每个子网的可用IP地址数量是一样的
变长子网划分： 每个子网的可用IP地址数量可以是不一样的

如图所示，子网掩码本来24位，现在变为25位。主机位本来是8位，现在变为7位

本来有一个C类网段：192.168.0.0/24
通过上述操作，划分为2个网段：
192.168.0.0/25
192.168.0.128/25

有没有疑问，咋就划分成这样了？想学？继续看

其实正如图所示，第二个网段，最后一个字节的第一位是1，在算网络ID的时候，虽然是1，但是读取的时候不是1，而是1000 0000 正好是128，因此，第二个网段是192.168.0.128
而25标识子网掩码为25个1
原来是24位，现在多了一位，位25位
子网掩码：25个1，表示：
1111.1111.1111.1
255.255.255.128

因此，两个子网掩码都是255.255.255.128

明白了等长子网划分，就很容易理解变长子网划分。
无非就是子网掩码位数的变化，在此不表

超网

跟子网反过来，将多个连续的网段，合并成一个更大的网段

问：原本有200台计算机使用192.168.0.0/24网段，现在希望增加200台设备到同一个网段

192.168.0.0/24，子网掩码24位，运算过后，主机ID位后一位，可供256台主机使用

再加200台，一共400台主机，使用仅支持256台的网段，好像不满足需求，那么，如何解决呢？

方法一：直接使用B类网段
当然，使用B类网络，只使用400台机器，会造成浪费
然后，可以使用分网划分，进行子网划分，避免浪费

方法二：使用超网
200台在192.168.0.0/24网段，200台在192.168.1.0/24网段
合并192.168.0.0/24网段、192.168.1.0/24网段为一个网段：192.168.0.0/23（子网掩码往左移动一位）

子网掩码往左移动一位，则主机位扩大一倍，变为可容纳600台机器

路由

在不同网段之间转发数据，需要路由的支持
默认情况下，路由器只知道跟它直连的网段，非直连的网段需要通过静态路由、动态路由告诉它

问：什么是静态路由、动态路由呢？

静态路由

管理员手动添加路由信息
适用于小规模网络

动态路由

路由器通过路由选择协议（比如RIP、OSPF）自动获取路由信息
适用于大规模网络