网站项目经费预算,网站用哪些系统做的,wordpress打开网页耗内存,发布软文的平台有哪些目录 一、网络层
1.1IP协议
1.2网段划分#xff08;#x1f53a;#xff09;
1.3特殊的ip地址
1.4ip地址的数量限制
1.5私有ip和公网ip
1.6路由
二、数据链路层
2.1认识以太网
2.2以太网帧格式
2.3认识mac地址
2.4mac地址和ip地址
2.5认识MTU
2.6MTU对IP协议的…目录 一、网络层
1.1IP协议
1.2网段划分
1.3特殊的ip地址
1.4ip地址的数量限制
1.5私有ip和公网ip
1.6路由
二、数据链路层
2.1认识以太网
2.2以太网帧格式
2.3认识mac地址
2.4mac地址和ip地址
2.5认识MTU
2.6MTU对IP协议的影响
2.7MTU对UDP协议的影响
2.8MTU对TCP协议的影响
三、ARP协议
3.1ARP协议的作用
3.2ARP数据报格式
四、其他重要协议或技术
4.1DSN域名解析
4.2域名简介
4.3浏览器输入url
4.3.1域名解析
4.3.2发起请求构造连接
4.3.3 数据的转出粗粒度
五、ICMP协议
六、ping命令和traceroute命令
七、NAT技术 一、网络层
在复杂的网络环境中确定一个合适的路径
1.1IP协议
基本概念主机是具有IP地址但不能进行路由控制的设备路由器是具有IP地址又能进行路由控制的设备节点和主机和路由器的统称协议头格式
4位版本好指定IP协议的版本ipv4就是44位首部长度IP头部的长度是多少个32bit也就是 length * 4 的字节数4bit表示最大 的数字是15因此IP头部最大长度是60字节8位服务类型3位优先权字段(已经弃用)4位TOS字段和1位保留字段(必须置为0)4位 TOS分别表示最小延时、最大吞吐量、最高可靠性、最小成本这四者相互冲突只能选择一个对于 ssh/telnet这样的应用程序最小延时比较重要对于ftp这样的程序最大吞吐量比较重要16位总长度IP数据报整体占多少个字节16位标识唯一的标识主机发送的报文如果IP报文在数据链路层被分片了那么每一个片里面的这个 id都是相同的3位标记第一位保留第二位为1标识禁止分片如果此时报文的长度超过MTUip模块就会丢弃报文第三位表示更多分片如果分片了的话最后一个分片置为1其他是0类似于一个结束标记13位片偏移是分片相对于原始IP报文开始处的偏移其实就是在表示当前分片在原报文中处在哪个位置实际偏移的字节数是这个值 * 8 得到的因此除了最后一个报文之外其他报 文的长度必须是8的整数倍(否则报文就不连续了8位生存时间(Time To Live, TTL)数据报到达目的地的最大报文跳数 一般是64每次经过一个路由TTL - 1一直减到0还没到达那么就丢弃了这个字段主要是用来防止出现路由循环8位协议表示上层协议的类型16位头部校验和使用CRC进行校验来鉴别头部是否损坏32位源地址和32位目标地址表示发送端和接收端选项字段(不定长最多40字节)略
1.2网段划分 IP地址分为两个部分网络号和主机号 网络号: 保证相互连接的两个网段具有不同的标识 主机号: 同一网段内主机之间具有相同的网络号但是必须有不同的主机号 子网实际上就是由相同网络号的主机组成的 在子网中新增一个主机这台主机的网络号必须和该子网的网络号一样但主机号必须和该子网中的其他主机的主机号不一样 通过合理设置主机号和网络号就可以保证在相互连接的网络中每台主机的IP地址都不相同 有一种技术叫做DHCP能够自动的给子网内新增主机节点分配IP地址避免了手动管理IP的不 一般的路由器都带有DHCP功能因此路由器也可以看做一个DHCP服务器 过去曾经提出一种划分网络号和主机号的方案把所有IP 地址分为五类如下图所示(该图出 自[TCPIP]) A类 0.0.0.0到127.255.255.255 B类 128.0.0.0到191.255.255.255 C类 192.0.0.0到223.255.255.255 D类 224.0.0.0到239.255.255.255 E类 240.0.0.0到247.255.255.255 以上这种方法可能会导致某一类型的ip地址申请频繁大量的ip地址被浪费因此针对这种情况提出了新的划分方案称为CIDR(Classless Interdomain Routing)引入一个额外的子网掩码(subnet mask)来区分网络号和主机号子网掩码也是一个32位的正整 通常用一串 0 来结尾将IP地址和子网掩码进行 按位与 操作得到的结果就是网络号网络号和主机号的划分与这个IP地址是A类、B类还是C类无关
1.3特殊的ip地址 将IP地址中的主机地址全部设为0就成为了网络号代表这个局域网 将IP地址中的主机地址全部设为1就成为了广播地址用于给同一个链路中相互连接的所有主机发送数据包 127.*的IP地址用于本机环回(loop back)测试,通常是127.0.0.1 1.4ip地址的数量限制
IP地址(IPv4)是一个4字节32位的正整数那么一共只有 2的32次方 个IP地址大概是43亿左右而TCP/IP 协议规定每个主机都需要有一个IP地址这意味着一共只有43亿台主机能接入网络么? 实际上由于一些特殊的IP地址的存在数量远不足43亿另外IP地址并非是按照主机台数来配置的而是每一个网卡都需要配置一个或多个IP地址CIDR在一定程度上缓解了IP地址不够用的问题(提高了利用率减少了浪费但是IP地址的绝对上限并没有增加)仍然不是很够用这时候有三种方式来解决:
动态分配IP地址: 只给接入网络的设备分配IP地址.因此同一个MAC地址的设备每次接入互联网中得到 的IP地址不一定是相同的NAT技术IPv6: IPv6并不是IPv4的简单升级版这是互不相干的两个协议彼此并不兼容IPv6用16字节128位来表 示一个IP地址但是目前IPv6还没有普及
1.5私有ip和公网ip
如果一个组织内部组建局域网IP地址只用于局域网内的通信而不直接连到Internet理论上使用任意的IP地址都可以但是RFC1918规定了用于组建局域网的私有IP地址 10.*前8位是网络号共16,777,216个地址 172.16. 到 172.31.前12位是网络号共1,048,576个地址 192.168.*前16位是网络号共65,536个地址 包含在这个范围中的都成为私有IP其余的则称为全局IP(或公网IP) 一个路由器可以配置两个IP地址一个是WAN口IP 一个是LAN口IP(子网IP)路由器LAN口连接的主机都从属于当前这个路由器的子网中不同的路由器子网IP其实都是一样的(通常都是192.168.1.1)子网内的主机IP地址不能重复但是子网之间的IP地址就可以重复了
每一个家用路由器其实又作为运营商路由器的子网中的一个节点这样的运营商路由器可能会有很多级最外层的运营商路由器WAN口IP就是一个公网IP了子网内的主机需要和外网进行通信时路由器将IP首部中的IP地址进行替换(替换成WAN口IP)这样逐级替换最终数据包中的IP地址成为一个公网IP这种技术称为NAT(Network Address Translation网络地址转换)
1.6路由
在复杂的网络结构中找出一条通往终点的路线
当IP数据包到达路由器时路由器会先查看目的IP路由器决定这个数据包是能直接发送给目标主机还是需要发送给下一个路由器依次反复一直到达目标IP地址
那么如何判定当前这个数据包该发送到哪里呢这个就依靠每个节点内部维护一个路由表路由表可以使用route命令查看如果目的IP命中了路由表就直接转发即可不命中就按照缺省的转发这台主机有两个网络接口一个网络接口连到192.168.10.0/24网络另一个网络接口连到 192.168.56.0/24网络路由表的Destination是目的网络地址Genmask是子网掩码Gateway是下一跳地址Iface是发送接口Flags中的U标志表示此条目有效(可以禁用某些条目)G标志表示此条目的下一跳地址是某个路由器的地址没有G标志的条目表示目的网络地址是与本机接口直接相连的网络不必经路由器转发 转发过程例1: 如果要发送的数据包的目的地址是192.168.56.3跟第一行的子网掩码做与运算得到192.168.56.0与第一行的目的网络地址不符再跟第二行的子网掩码做与运算得到192.168.56.0正是第二行的目的网络地址因此从eth1接口发送出去由于192.168.56.0/24正是与eth1接口直接相连的网络因此可以直接发到目的主机不需要经路由器转发 转发过程例2: 如果要发送的数据包的目的地址是202.10.1.2 依次和路由表前几项进行对比发现都不匹配按缺省路由条目从eth0接口发出去发往192.168.10.1路由器由192.168.10.1路由器根据它的路由表决定下一跳地址 二、数据链路层
用于两个设备(同一种数据链路节点)之间进行传递
2.1认识以太网
以太网 不是一种具体的网络而是一种技术标准既包含了数据链路层的内容也包含了一些物理层的内容例如: 规定了网络拓扑结构访问控制方式传输速率等例如以太网中的网线必须使用双绞线传输速率有10M, 100M, 1000M等以太网是当前应用最广泛的局域网技术和以太网并列的还有令牌环网无线LAN等
2.2以太网帧格式 源地址和目的地址是网卡的硬件地址也叫mac地址实在出厂的时候就固化了长度为48位帧协议类型字段有三种值分别是IPARP,RARP帧协议的末尾是CRC校验码
2.3认识mac地址
mac地址是用来识别数据链路层相连的节点长度为48为即6个字节一般用16进制数字加上冒号的形式来表示(例如: 08:00:27:03:fb:19)在网卡出厂时就确定了不能修改mac地址通常是唯一的(虚拟机中的mac地址不是真实的mac地址可能会冲突也有些网卡支持用户配置mac地址
2.4mac地址和ip地址
IP地址描述的是路途总体的起点和终点标识数据选择的路径MAC地址描述的是路途上的每一个区间的起点和终点根据标识的路径采用ARP协议进行转换得知下一个发送目标ip一般是服务商给的mac是网卡出厂就固化的ip长度16位mac长度48位ip在不同局域网中可能是变化的但是mac是固定的nat技术转发后的报文源ip可能会变成一样的但mac地址不一样可以根据目的ip经过ARP技术得到要发往主机的mac地址目标主机也可以根据mac地址区分是哪个主机发来的报文
2.5认识MTU
MTU相当于发快递时对包裹尺寸的限制这个限制是不同的数据链路对应的物理层产生的限制
以太网帧中的数据长度规定最小46字最大1500字节ARP数据包的长度不够46字节要在后面补填充位最大值1500称为以太网的最大传输单元(MTU)不同的网络类型有不同的MTU如果一个数据包从以太网路由到数据链路上数据包长度大于数据链路的MTU了则需要对数据包进行分片(fragmentation)不同的数据链路层标准的MTU是不同的
2.6MTU对IP协议的影响 由于数据链路层MTU的限制对于较大的IP数据包要进行分包 将较大的IP包分成多个小包并给每个小包打上标签 每个小包IP协议头的16位标识(id) 都是相同的 每个小包的IP协议头的3位标志字段中第2位置为0表示允许分片第3位来表示结束标记(当前是否是最后一个小包是的话置为1否则置为0) 到达对端时再将这些小包会按顺序重组拼装到一起返回给传输层一旦这些小包中任意一个小包丢失接收端的重组就会失败但是IP层不会负责重新传输数据
2.7MTU对UDP协议的影响
一旦UDP携带的数据超过1472(1500 - 20(IP首部) - 8(UDP首部))那么就会在网络层分成多个IP数据报这多个IP数据报有任意一个丢失都会引起接收端网络层重组失败那么这就意味着如果UDP数据报在网络层被分片整个数据被丢失的概率就大大增加了
2.8MTU对TCP协议的影响 TCP的一个数据报也不能无限大还是受制于MTU TCP的单个数据报的最大消息长度称为MSS(Max Segment Size)TCP在建立连接的过程中通信双方会进行MSS协商 最理想的情况下MSS的值正好是在IP不会被分片处理的最大长度(这个长度仍然是受制于数据链路层的 MTU) 双方在发送SYN的时候会在TCP头部写入自己能支持的MSS值然后双方得知对方的MSS值之后选择较小的作为最终MSSMSS的值就是在TCP首部的40字节变长选项中(kind2) 使用ifconfig命令即可查看ip地址mac地址和MTU
三、ARP协议
ARP不是一个单纯的数据链路层的协议而是一个介于数据链路层和网络层之间的协议
3.1ARP协议的作用
建立主机ip与mac地址之间的映射关系在网络通讯时源主机的应用程序知道目的主机的IP地址和端口号却不知道目的主机的硬件地址数据包首先是被网卡接收到再去处理上层协议的如果接收到的数据包的硬件地址与本机不符直接丢弃因此在通讯前必须获得目的主机的硬件地址源主机发出ARP请询问“IP地址是192.168.0.1的主机的硬件地址是多少”并将这个请求广播到本地网段(以太网帧首部的硬件地址填FF:FF:FF:FF:FF:FF表示广播)目的主机接收到广播的ARP请求发现其中的IP地址与本机相符则发送一个ARP应答数据包给源主机将自己的硬件地址填写在应答包中不符合就丢弃掉该数据包每台主机都维护一个ARP缓存表可以用arp -a命令查看缓存表中的表项有过期时间(一般为20分钟)如果20分钟内没有再次使用某个表项则该表项失效下次还要发ARP请求来获得目的主机的硬件地址为什么要有缓存表? 为什么表项要有过期时间而不是一直有效?缓存表减少了查找MAC地址所需的时因为查询缓存通常比广播ARP请求并等待响应要快得多。 这有助于加快数据包在网络中的传输速度。 网络设备的MAC地址可能会因为多种原因发生变化如设备重启、故障恢复或更换网络接口卡等。 如果ARP缓存表中的表项一直有效那么即使MAC地址已经发生变化发送方仍然可能使用旧的MAC地址发送数据导致数据无法正确到达目的地
3.2ARP数据报格式 注意到源MAC地址、目的MAC地址在以太网首部和ARP请求中各出现一次对于链路层为以太网的情况是多余的但如果链路层是其它类型的网络则有可能是必要的。 硬件类型指链路层网络类型1为以太网 协议类型指要转换的地址类型0x0800为IP地址 硬件地址长度对于以太网地址为6字节 协议地址长度对于和IP地址为4字节 op字段为1表示ARP请求op字段为2表示ARP应答 四、其他重要协议或技术
4.1DSN域名解析
DNS是一整套从域名映射到IP的系统
TCP/IP中使用IP地址和端口号来确定网络上的一台主机的一个程序但是IP地址不方便记忆于是人们发明了一种叫主机名的东西是一个字符串并且使用hosts文件来描述主机名和IP地址的关系最初通过互连网信息中心(SRI-NIC)来管理这个hosts文件的如果一个新计算机要接入网络或者某个计算机IP变更都需要到信息中心申请变更hosts文件其他计算机也需要定期下载更新新版本的hosts文件才能正确上网这样就太麻烦了于是产生了DNS系统一个组织的系统管理机构维护系统内的每个主机的IP和主机名的对应关系如果新计算机接入网络将这个信息注册到数据库中用户输入域名的时候会自动查询DNS服务器由DNS服务器检索数据库得到对应的IP地址我们的计算机上仍然保留了hosts文件在域名解析的过程中仍然会优先查找hosts文件的内容cat /etc/hosts
4.2域名简介
主域名是用来识别主机名称和主机所属的组织机构的一种分层结构的名称
域名使用 . 连接 com com: 一级域名表示这是一个企业域名同级的还有 net(网络提供商)org(非盈利组织) 等 baidu: 二级域名公司名 www: 只是一种习惯用法之前人们在使用域名时往往命名成类似于ftp.xxx.xxx/www.xxx.xxx这样的格式来表示主机支持的协议 4.3浏览器输入url 以百度为例子当我在浏览器的中输入网址www.baidu.com时发生了什么
来源当我的浏览器输入域名后发生了什么 - shy_BIU - 博客园
4.3.1域名解析
首先数据真正的传输是在数据链路层通过帧转发实现的通过知道对方的mac地址将数据发送给目标主机而要得知对方的mac地址就必须得知对方的ip地址通过ARP技术转化获得mac地址所以当务之急是要得知对方的ip地址而应用层只认识ip地址通过域名如何得知对方的ip地址这就需要DNS域名解析了但是主机并不会直接去找DNS服务器。首先主机会现在自己的hosts文件中查询是否有该域名映射的ip地址Hosts文件是一个用于存储计算机网络中节点信息的文件它可以将主机名映射到相应的IP地址实现DNS的功能它可以由计算机的用户进行控制如果hosts文件中没有浏览器会查看自己的缓存当这两个方法都无法获取到ip地址就需要去找DNS服务器了以下是分布式的域名系统DNS域名系统可以通过迭代或者递归来查询ip地址
4.3.2发起请求构造连接
获取了对方的IP地址后我们自然要发送相对的HTTP报文当然因为百度是https://www.baidu.com/所以在发送HTTP请求报文前要先发送一个HTTPS报文建立一个安全信道并且确定网站的真实性。
建立TCP连接牢记三次握手的过程确认连接后发送一个HTTP请求报文。封装数据包的过程首先写入http请求行、请求头、空行、请求体然后来到传输层加成tcp首部字段再来到网络层加上ip首部字段接着发送一个ARP包获取对方的mac地址后在数据链路层封装成帧通过路由转发到目标mac地址接着从下往上进行拆包读取请求后构建一个响应报文以相同的方式传回 CONNECT表示要求用隧道协议连接代理连接https协议下的域名时经常可以抓到这个类型的包。GET表示获取资源与POST作用大致相同最大的不同就是POST有body而GET没有
4.3.3 数据的转出粗粒度 请求抵达运营商维护的CDN服务器看看是否有该请求对应响应的静态页面。CDN的一大作用就是贮存一些在它所管理区域会频发用到的响应静态页面这在很大程度上就很好的减轻了网络压力用户不用直接去询问网站的总部服务器可以更快得到响应增加了用户体验的幸福感还减轻了网络拥塞两全其美 如果CDN没有则先询问百度入口服务器如果入口服务器有对应请求响应的静态页面那么可以作为一个反向代理回复请求报文。入口服务器的作用也是为了提高用户体验的幸福感入口服务器也会贮存一些常用的静态页面这也不用再深入其他服务器取数据了。 如果入口服务器也没有则要深入去相关的服务器取得数据。就比如我要看图片还有我登录了账号的信息就会从图片服务器用户管理服务器去取响应数据。 五、ICMP协议
ICMP协议是一个网络层协议一个新搭建好的网络往往需要先进行一个简单的测试来验证网络是否畅通但是IP协议并不提供可靠传输如果丢包了IP协议并不能通知传输层是否丢包以及丢包的原因 功能 确认IP包是否成功到达目标地址 通知在发送过程中IP包被丢弃的原因 ICMP也是基于IP协议工作的但是它并不是传输层的功能因此人们仍然把它归结为网络层协议 ICMP只能搭配IPv4使用. 如果是IPv6的情况下, 需要是用ICMPv6; ICMP大概分为两类报文一类是通知出错原因一类是用于诊断查询
六、ping命令和traceroute命令 ping 的是域名而不是url一个域名可以通过DNS解析成IP地址ping命令不光能验证网络的连通性同时也会统计响应时间和TTL(IP包中的Time To Live, 生存周期)ping命令会先发送一个 ICMP Echo Request给对端对端接收到之后, 会返回一个ICMP Echo Reply ping命令基于ICMP是在网络层而端口号是传输层的内容在ICMP中根本就不关注端口号这样的信息 traceroute也是基于ICMP协议实现能够打印出可执行程序主机一直到目标主机之前经历多少路由器
七、NAT技术
NAT能够将私有IP对外通信时转为全局IP也就是就是一种将私有IP和全局IP相互转化的技术方法很多学校、家庭、公司内部采用每个终端设置私有IP而在路由器或必要的服务器上设置全局IP全局IP要求唯一但是私有IP不需要在不同的局域网中出现相同的私有IP是完全不影响的可以解决ip地址数量不够的问题
NAT路由器将源地址替换成全局的IPNAT路由器收到外部的数据时又会把目标IP替换回10.0.0.10 在NAT路由器内部有一张自动生成的用于地址转换的表当 10.0.0.10 第一次向 163.221.120.9 发送数据时就会生成表中的映射关系
如果局域网内有多个主机都访问同一个外网服务器那么对于服务器返回的数据中目的IP都是相同的那么NAT路由器如何判定将这个数据包转发给哪个局域网的主机? 这时候NAPT来解决这个问题了使用IPport来建立这个关联关系
这种关联关系也是由NAT路由器自动维护的例如在TCP的情况下建立连接时就会生成这个表项在断开连接后就会删除这个表项 NAT技术的缺点
生成和删除表项需要开销无法从NAT外部向内部服务器建立连接通信过程中一旦NAT设备异常即使存在热备所有的TCP连接也都会断开
NAT和代理服务器
从应用上讲NAT设备是网络基础设备之一解决的是IP不足的问题代理服务器则是更贴近具体应用比如通过代理服务器进行翻墙从底层实现上讲NAT是工作在网络层直接对IP地址进行替换代理服务器往往工作在应用层从使用范围上讲NAT一般在局域网的出口部署代理服务器可以在局域网做也可以在广域网做也可以跨网从部署位置上看NAT一般集成在防火墙、路由器等硬件设备上代理服务器则是一个软件程序, 需要部署在服务器上
代理服务器
代理服务器分为正向代理和反向代理正向代理翻墙反向代理负载均衡类似一种缓存
