网络基础

协议栈 TCP/IP（ Transmission Control Protocol /Internet Protocol）

• TCP/IP模型与OSI参考模型的共同之处是：他们都采用了层次结构的概念，在传输层定义了相似的功能，但是二者在层次划分与使用的协议上是有很大差别的，也正是这种差别对两个模型的发展产生的两个截然不同的局面,OSI属于国际意义上的协议，TCI/IP属于实际人们用到的协议。

OSI参考模型与TCP/IP模型对照图

用户发送数据时发送方每层都会依次给数据进行封装，接受方收到时会依次解封装查看数据是否完整。就好比寄快递自己要给快递封装一下，快递员也会给快递封装一层包装，收件人会依次拆开包装才能看到快递。这种封装称为“HDR=报头”

应用层：网络进程访问层，直接与人打交道，

• 为应用程序进程 例如：电子邮件、文件传输和终端仿真，提供网络服务
• 提供用户身份验证

表示层：数据表示

• 确保接受系统可以读出该数据
• 格式化数据
• 构建数据
• 协商用于应用层的传输语法
• 提供加密

会话层：主机之间通信

• 建立管理和终止在应用程序之间的会话

传输层：（单位为“段”）传输问题

• 确保数据传输的可靠性
• 建立、维护和终止虚拟电路
• 通过错误检查和恢复
• 信息流控制来保障可靠性

网络层：（单位为“包”）数据传输

• 路由数据包
• 选择传递数据的最佳路径
• 支持逻辑寻址和路径选择

数据链路层：（单位为“帧”）访问介质

• 定义如何格式化数据以便进行传输以及如何控制对网络的访问
• 支持错误检测

物理层：（单位为“比特 bit”）二进制传输

• 为启动、维护以及关闭物理链路定义了电气规范、机械规范、过程规范和功能规范

三次握手四次挥手

建立TCP数据传送链接需要三次握手才能建立，而断开连接则需要四次握手。（画图会比较直观，原谅我画图废柴）

三次握手 建立连接

发送方和接受方默认处于CLOSED关闭状态

• 建立第一次握手：

  • client将标志位SYN（发起一个新链接）=1，随机产生一个值seq（序号）=x，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。

• 第二次握手：

  • Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK（确认序号有效）都置为1，ack=x+1，随机产生一个值seq（序号）=y，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。

• 第三次握手：

  • Client收到确认后，检查ack是否为x+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=y+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为y+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

双方此时处于EXTAB-LISHED 已建立连接模式

四次挥手 解除连接

发送方和接受方默认处ESTAB-LISHED建立连接状态

• 第一次挥手：

  • Client发送一个FIN（释放一个连接）=1和seq=u，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1（终止等待状态）状态。

• 第二次挥手：

  • Server收到FIN后，发送一个ACK=1给Client，确认序号ack=u+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。

• 第三次挥手：

  • Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。

• 第四次挥手：

  • Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号ack=w+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。 Client进入TLME-WAIT 时间等待2MSL 。

双方进入CLOSED状态

以上只是模拟大概挥手过程，有些情况下会有例外。

IP地址

• 每台主机（计算机、网络设备、外围设备）它们可唯一标识网络中的每台设备，相当于每个人的身份证，必须具有唯一性。

• IP地址由两部分组成

  • 网络ID
    • 标识网络
    • 每个网段分配一个网络ID
  • 主机ID
    • 标识单个主机
    • 由组织分配给各设备
  • 子网掩码
    • 标识网络位位数

• IP地址为32位二进制数，可将32位二进制数划分为四组8位二进制八位数，每组二进制八位数（或字节）均可转换为十进制数，转换结果就是平时人们见到的样子。

• 公式

  • 32位IP=网络ID+主机ID
  • 一个网络中IP数量=2^主机位ID-2
  • 网络ID值=IP “于”子网掩码
  • 子网数=2^(网络ID位数) 损失IP数=（2^n-1）*2

划分子网：将一个大网划分成多个小网，网络ID向主机ID借n位，意味着划分成2^n个子网 由于网络细分的情况太严重，为了担心路由信息过于庞大导致网络效能不佳，有的时候我们反而把网络位借给主机位

划分超网：将多个小网合并成一个大网，主机ID向网络ID借n位

IP分类

• A：特征 0开头 前8位网络ID 1-126
• B：特征10开头 前16位网络ID 128-191
• C：特征110开头 前24位网络ID 192-223

子网掩码

子网掩码是一个32位的地址，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

IP:172.16.0.100/16  转换为二进制
二进制IP:10101100.00010000.00000000.01100100
子网掩码：11111111.11111111.00000000.00000000
网络ID：10101100.00010000.00000000.00000000
网络ID转换为十进制：172.16.0.0

二进制转换一个不麻烦的小公式

1 0 0 0 0 0 0 0 = 128

1 1 0 0 0 0 0 0 = 192

1 1 1 0 0 0 0 0 = 224

1 1 1 1 0 0 0 0 = 240

1 1 1 1 1 0 0 0 = 248

1 1 1 1 1 1 0 0 = 252

1 1 1 1 1 1 1 0 = 254

1 1 1 1 1 1 1 1 = 255

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