网络协议-基础知识（笔记）

Posted 2021-11-23 硫酸超

互联网

互联网的出现，彻底改变了人们的生活方式，足不出户就可以购物、聊天、看电影、买车票、上班等

思考：数据是如何从一个设备传递到另一个设备的？

这一切都是由网络协议来规定的。没有网络协议，就没有今天的互联网

为什么要学习网络协议

互联网、移动互联网、物联网，都离不开网络协议
最熟悉的网络协议：HTTP
为了满足各种需求，有各式各样的网络协议（HTTPS、SMTP、MQTT、RTMP等）

随着物联网、音视频、直播等领域的发展，企业提高对开发人员网络基本功的要求，经常问网络协议的面试题
TCP和UDP的区别？说一下它们的报文格式？
TCP的流量控制和和拥塞控制？TCP如何实现可靠性传输？
为什么连接是3次握手，关闭是4次挥手？
7层模型与4层模型的区别？每一层的作用是什么？
交换机与路由器的区别？
…

学习中需要搭建的环境

客户端-服务器开发环境
客户端：浏览器（html+CSS+JS）
服务器：Java

网络抓包
浏览器（Chrome、Firefox）、Fiddler、Wireshark

模拟工具
Xshell（只有Windows版）、Packet Tracer（注册地址）、GNS3

客户端-服务器

tomcat是由java开发的，所以需要包含在jvm里面，而jvm是Java Virtual Machine（Java虚拟机），用来运行java代码的，最终包含在服务器里面，与客户端进行数据的交互。

Java 的跨平台原理

如果一个代码可以在多个平台运行，那么就是跨平台
JVM（Java Virtual Machine）：Java虚拟机
Java的跨平台：一次编译，到处运行
编译生成跟平台无关的字节码文件（calss文件），*.class 是字节码文件，操作系统是不会执行的
*.class由对应平台的JVM解析字节码为机器指令（010101）

如果代码有语法错误，将编译失败，并不会生成字节码文件
那就不会去运行一个JVM程序。最后导致Java程序运行失败

C\\C++ 的跨平台原理

C\\C++ 的跨平台：使用平台相关的编译器生成对应平台的可执行文件，在各个平台上有对应的编辑转化器，转成操作系统可以运行的格式

什么是协议

如果租房协议有一个国家（或国际）标准，会是怎样？
全世界统一标准，服务器可以知道客户端需要什么，客户端可以知道服务器返回了什么。

网络互连模型

为了更好地促进互联网络的研究和发展，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

请求过程

客户端由应用层从上到下逐一的封装，服务器由物理层从下到上逐一的拆分。

网络分层

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

单工，半双工和全双工有何区别和联系

1.单工数据传输只支持数据在一个方向上传输；在同一时间只有一方能接受或发送信息，不能实现双向通信，举例：电视，广播。
2.半双工数据传输允许数据在两个方向上传输,但是,在某一时刻,只允许数据在一个方向上传输,它实际上是一种切换方向的单工通信；在同一时间只可以有一方接受或发送信息，可以实现双向通信。举例：对讲机。
3.全双工数据通信允许数据同时在两个方向上传输,因此,全双工通信是两个单工通信方式的结合,它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力；在同一时间可以同时接受和发送信息，实现双向通信，举例：电话通信。

计算机之间的连接方式

计算机之间的连接方式-网线直连

需要用交叉线（不是直通线）

计算机之间的连接方式-同轴电缆（Coaxial）

◼ 半双工通信
◼ 容易冲突
◼ 不安全
◼ 中间断了，整个都瘫了

计算机之间的连接方式-集线器（Hub）

半双工通信
容易冲突
不安全
跟同轴电缆一样：没有智商

计算机之间的连接方式-网桥（Bridge）

思科网络模拟机相关命令：
arp -a 查看arp缓存表
arp -d 清除qrp缓存表
能够通过自学习得知每个接口那侧的MAC地址
从而起到隔绝冲突域的作用：因为网桥会根据自己所缓存的arp表判断是否放行数据包

计算机0ping计算机1过程（计算机0未知计算机1的MAC地址）：
1、先通过ARP发送一个MAC地址为FFFF-FFFF-FFFF-FFFF的广播包寻找计算机1的MAC地址，通过集线器转发到计算机2和网桥
2、计算机2发现不是自己的ip地址，丢弃，而且不会记录计算机0的MAC地址
3、网桥得到了广播包，记录了计算机0的MAC地址，然后转发给计算机1
4、计算机1发现是自己的ip地址，接受并记录了计算机0的MAC地址与IP地址的映射
5、然后发现ARP广播包回去
6、计算机0接受到arp广播包后，确认计算机1已经收到了自己发的包，然后发送ICMP包再次确认

计算机之间的连接方式-交换机（Switch）

相当于接口更多的网桥
全双工通信
比集线器安全
思考
全球所有的设备都用交换机连接会是什么情况？
会导致很多计算机同时发送ARP包，造成广播风暴

计算机之间的连接方式-路由器（Router）

ping过程：
计算机0 ping 计算机1
计算机0发现计算机1的网段与自己不在同一个网段，然后没有设置网关，所以不进行任何操作
计算机6 ping 计算机1
1、计算机0发现计算机1的网段与自己不在同一个网段，然后设置了网关，所以将arp包的目的ip地址变成网关的ip地址，然后进行广播
2、通过集线器发送到路由器，路由器发现目的ip地址是自己的端口网关，接受后返回自己接口的mac地址，然后发arp包给回计算机0
3、计算机0得到网关的mac地址，然后发送icmp包（目的mac地址是网关接口的mac地址）给计算机1

注意

网线直连、同轴电缆、集线器、网桥、交换机
连接的设备必须在同一网段，连接的设备处在同一广播域
集线器、网桥、交换机不关心ip地址，只关心MAC地址
路由器可以在不同网段之间转发数据，而且只能是不断网段，因为是隔绝广播域的

笔记内容大部分来自于小码哥教育