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1. IP协议;
2. 以太网协议;
3. DNS协议, ICMP协议, NAT技术. 1. IP协议:
1.1 介绍: 网际互连协议, 网络层是进行数据真正传输的一层, 进行数据从一个主机传输到另一个主机. 网络层可以将数据主机进行传送, 那么传输层保证数据可靠性, 一起就是TCP/IP协议. 路径选择: 确…目录
1. IP协议;
2. 以太网协议;
3. DNS协议, ICMP协议, NAT技术. 1. IP协议:
1.1 介绍: 网际互连协议, 网络层是进行数据真正传输的一层, 进行数据从一个主机传输到另一个主机. 网络层可以将数据主机进行传送, 那么传输层保证数据可靠性, 一起就是TCP/IP协议. 路径选择: 确认目的主机之后, 就要找到最短路径将数据给主机. 这里是不是和图数据结构很类似, 找到最短路径. 找寻的时候和路由器来确认目的主机的位置. 主机和路由器: 主机配有IP地址但是不进行路由控制的设备. 路由器: 既配有IP地址又能进行路由控制. 1.2 IP协议格式: 版本号: IP协议的版本; 首部长度: 报文长度, 总长度: 报头有效载荷. 16位标识: 唯一的标识主机发送的报文如果数据在IP层进行了分片那么每一个分片对应的id都是相同的。 3位标志位段: 第一位: 保留, 第二位: 禁止分片, 第三位: 更多分片. 13位片偏移:分片相对于原始数据开始处的偏移. 8位协议: 协议类型; 16位首部检验和使用CRC进行校验来鉴别数据报的首部是否损坏但不检验数据部分。 socket里需要IP和port就是给网络层ip使用, 进行路由转接工作的. 端口号是给tcp和udp使用的. 1.3 分片和组装: 数据链路层解决问题, MTU: IP交给MAC帧的报文不能超过某个值这个值就叫做最大传输单元, 一般是1500字节. 如果超过1500字节就需要进行分片, 再交给mac帧进行传输. 到达对端网络层就需要先组装再进行给传输层传送. 一般是不会进行分片的, 会增加丢包的概率, 数据在路由器中也可能进行分片, 数据的分片和组装完全是由IP协议自己完成的传输层和链路层不必关心也不需要关心。 如果一个数据包是4500字节, 那么就是采用分片, 分成4个数据片进行发送. 到达对端主机后还有16位标识, 标识一个分片完的数据是一个ip协议出去的. 3位标志和13位片偏移标识分片组合需要的偏移量(离第一个片段的位置), 1480 / 8 185. 组装的过程: IP报头里面有源ip地址, 可以区分不同主机的数据, 16位标识表示来自哪个数据分片进行分片出来的.通过这两个就可以把数据进行组装. 第一个分片的片偏移一定是0, 最后一个分片报文的标志位一定是0, 以及片偏移是按照字节数/ 8进行的, 按照以上规则在进行组装. 分片丢包: 如果第一个分片报文丢了, 那么接收不到片偏移为0的报文, 最后一个分片报文丢了标志位为0的就找不到, 以及其他丢了就找不到片偏移为特殊值的报文. 为啥不建议分片? 因为数据必须进行组装全部之后才可以确认接收到了, 会大大降低传输效率, 增加丢包可能性的, 而且进行数据重传只能全部传递. 最好是一次交给ip协议的报文不要太大, 在1460字节之内(除去报文长度), 1.4 网段划分: IP地址是由网络号和主机号组成的, 网络号: 保证相连的两个网段具有不同的标识, 主机号: 同一个网络中, 拥有同一个网络号, 但是主机号一定不一样. 找主机, 先查找对应的网段号, 然后进对应网段, 查找对应的主机号, 1.5 IP地址: 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。 计算方式: 2^7 128为A类地址, 2^16 65536个就是B类; C类就是16,842,752个. 那么必定会有大量的IP被浪费就使用到子网掩码, IP地址和子网掩码进行按位与就可以的得到网络号. 对应就是和255.255.255.0进行按位与. 特殊IP地址: 全0就是该子网的网络号, 全1就是该子网的广播地址, 127.*就是本地回环地址. 本地环回原理: 其实是数据贯穿网络协议栈, 但是不会到网络中以及网卡中.自顶向下进行解包和封装一次, 来测试本地释放正常. 首先会放在IP输入队列中然后判断是否为本地IP和广播IP, 不是就向下交付, 是的话就进行重新放到输入IP队列中. IP地址不够: 2^32就是大概就是43亿个IP地址, 但是远远不够, 可以使用子网划分以外还可以使用IPV6, 2^64就有数非常大的. 其次使用NAT技术(不同子网存在相同的主机号), 后面具体说. 私网IP和公网IP: 私网IP: 不连接到网络中, 公网IP是可以访问到网络的. 数据是如何发送到服务器的? LAN口: 连接本地的网络接口, WAN口: 连接互联网的网络接口. 为什么私网IP不能出现在公网当中 因为私网IP无法标识主机的唯一性, 而且私网IP可以解决IP地址不足的问题, 但是一个网络中的主机无法标识. 1.6 路由: 路由器在查找目的ip的时候进行一跳跳的就是源mac地址到目的mac地址的过程. 路由器在查找路由表时候就给出下一跳到哪里去. route指令就可以进行查询. 相对应还有路由表生成算法. 2. 以太网协议:
2.1 介绍: 是数据链路层协议, 将数据转到到下一跳主机实际是属于局域网通信范畴的而这实际就是链路层需要解决的问题. 以太网: 最普遍的一种局域网技术. 令牌环网: 无线LAN/WAN, 虽然采用的局域网技术不一样, 但是在网络协议栈中屏蔽底层差异, 发送的时候进行封装对应的局域网技术报头, 然后在向上交付时候去掉报头加上其他局域网报头, 然后再根据网络协议栈进行向上进行交付. 2.2 以太网原理: 以太网不是一种具体的网络而是一种技术标志, 数据链路层还包含了物理层的内容, 必须使用双绞线, 以及网络的拓扑结构. 令牌环网络: 逻辑上是环形拓扑结构, 可以避免数据碰撞, 因为只有拿到令牌的主机才可以发送数据. 2.3 以太网协议的格式: 类型只有IP协议, ARP协议和RARP协议, CRC是校验和. 例子: 主机A找到主机B, 帧协议的类型为0800. 如果主机A收到MAC帧之后就会进行CRC校验, 失败找到发送数据碰撞, 然后就重新发送. 如果主机B收到mac帧之后进行crc验证, 发现mac帧和主机一样就会向上进行交付. 在局域网中收到其他收到mac帧之后进行crc验证不对就丢弃了. 2.4 MAC地址和MTU: MAC地址: 出厂就设置好啦, 无法修改, 具有唯一性. MTU: 最大传输单位, 标识数据链路层一次最多发送的数据. 一般是1500字节, 超过就要在ip层进行分片, 然后就是MAC最少数据就是46字节. 2.5 MTU的影响: (1) 对IP协议的影响: 会导致如果大于1500字节就会进行分片, 然后到达对端主机就会进行组装. (2) 对UDP协议的影响: 因为IP报文和udp报文一起是208 28; 那么超过1500-28 1472字节就会进行分片. 会增加udp报文丢失的概率. (3) 对TCP的影响: 增加TCP丢包的概率, 一般降低重传的次数, 会MSS和MTU的最小值进行设置传送大小. 2.6 ARP协议: (1) 认识: 由IP地址推出MAC地址, 因为在局域网的路由器找到主机就需要mac帧. (2) ARP协议格式: 路由器先构建ARP协议请求, op置为1(arp请求), 2是arp应答. 硬件类型字段设置为1, 因为是以太网协议, 协议类型设置为0800因为路由器是要根据主机B的IP地址来获取主机B的MAC地址, 硬件地址长度和协议地址长度分别设置为6和4因为MAC地址的长度是48位IP地址的长度是32位。发送端以太网地址和发送端IP地址对应就是路由器D的MAC地址和IP地址, 因此将目的以太网地址的二进制序列设置为全1表示在局域网中进行广播. arp请求: arp应答: arp向下还要包装成mac帧才可以进行发送. (3) RARP协议: 通过MAC地址找到IP地址. 3. DNS协议: DNS: 域名系统, 将域名转化成IP地址的应用层协议. 一级域名: .com .net .org .eng等; 二级域名: 一般是公司名. DNS协议的原理: 在浏览器中输入url, 然后进行域名解析, 首先会在浏览器的DNS缓存查询对应域名, 有就完成解析; 没有到操作系统中的DNS缓存, 还是没有就到本地的hosts文件, 一直到下层进行查询. 3.2 ICMP协议: Internet控制报文协议, ICMP协议是属于IP协议的上层协议. 作用: 确认IP包是否成功到达目标地址, 通知在发送过程中IP包丢弃的原因. 例如主机B关机了, 很久主机A得不到响应, 就是使用ICMP协议来看看是啥原因. 3.3 NAT技术: 网络地址转换技术, 解决IP地址不足的主要手段并且能够有效地避免来自网络外部的攻击隐藏并保护网络内部的计算机. 在局域网中将全局IP转化成私有IP, 路由器的话就相反. 造成一种局域网中相同IP的私有IP不会冲突, 出了局域网就改变公网IP即可. 其中使用NATP来进行公网IP和私网IP的转换. NAT技术也有缺点: 就是无法从NAT外部向内部服务器建立连接因为外部无法知道内部的私网IP也就无法主动与内部服务器建立连接。转换表的生成和销毁都需要额外开销。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。 3.4 正反向代理: 正向代理: 客户端和服务器之间的代理服务器, 客户端访问代理服务器, 由代理服务器去访问服务器. 可以加快访问资源, 如果大量访问同一个资源就放在代理服务器中就无需总是访问外网. 反向代理: 对于客户端而言反向代理服务器就相当于目标服务器用户不需要知道目标服务器的地址用户只需要访问反向代理服务器就可以获得目标服务器提供的服务. 可以起到负载均衡的作用.
