网络原理
Posted 棒冰
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了网络原理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
（一）名词解释
1) LAN：局域网
2) WAN：广域网
3) 以太网：以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术。
4) 广播地址：主机标识段全为1的地址，广播的边界通常为交换器和路由器等介质。例如10.1.1.0 （255.255.255.0 ）网段，其广播地址为10.1.1.255 （255 即为2 进制的11111111 ），当发出一个目的地址为10.1.1.255 的分组（封包）时，它将被分发给该网段上的所有计算机。
5) 集线器：集线器的英文称为“Hub”。“Hub”是“中心”的意思，OSI参考模型的第一层，即物理层。集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。不具有类似于交换机的"智能记忆"能力和"学习"能力。它也不具备交换机所具有的MAC地址表，所以它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。
6) 网桥：和交换机功能类似
7) 交换机：交换机工作于OSI参考模型的第二层，即数据链路层。交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时，通过将MAC地址和端口对应，形成一张MAC表。在今后的通讯中，发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口，而不是所有的端口。因此，交换机可用于划分数据链路层广播，即冲突域；但它不能划分网络层广播，即广播域。
8) 路由器：交换机工作于OSI参考模型的第三层，即网络层。路由器（Router）又称网关设备（Gateway）因此，路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能。路由器通过串行接口来连接WAN广域网。
（二）OSI七层模型
1) ISO：（国际标准化组织）开发了OSI（开放系统模型）。
2) OSI七层模型
l 应用层：用户与计算机交付的场所
l 表示层：向应用层提供数据并负责数据转换与代码格式化
l 会话层：负责与表示层实体建立、管理和终止回话，并将不同应用程序的数据进行隔离
l 传输层：数据分段并重组为数据流
l 网络层：管理设备编址，跟踪设备在网络中的位置选择最佳的路径
l 数据链路层：提供数据传输、处理错误通知、控制网络流量等
l 物理层：发送和接受比特
（三）报文数据格式
数据经过上层的应用程序协议封装后传给传输层，传输层封装TCP、UDP等协议头部，交给网络层，网络层封装IP等协议头部，再交给数据链路层，数据链路层封装帧头和帧尾，最后交给物理层，物理层将以比特流的形式将数据发送到物理线路上。
在不同协议层我们对数据包有不同的称谓，在传输层我们称为段（segment），在网络层我们称为报（datagram），在数据链路层我们称为帧（frame）。数据封装成帧后发送到传输介质上，在到达主机后每层协议再剥掉相应的首部，最后交由应用层来处理。
整个过程如下：
整个数据帧的格式如下：
其中，Tcp Header的详细信息如下：
名词解释：
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名称 |
作用 |
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源端口号（Source Port） |
16位，标识主机上发起传送的应用程序； |
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目的端口（Destonation Port） |
16位，标识主机上传送要到达的应用程序。 |
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序列码（Sequence Number） |
32位，TCP会话的每一端都包含一个32位（bit）的序列号，该序列号被用来跟踪该端发送的数据量。每一个包中都包含序列号，在接收端则通过确认号用来通知发送端数据成功接收 |
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确认码（Acknowledgment Numbwe）
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32位，如果设置了ACK控制位，这个值表示一个准备接收的包的序列码，只有ACK标志为1时，确认号字段才有效。它包含目标端所期望收到源端的下一个数据字节。 |
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数据偏移量（Data Offset） |
4位，也就是头部长度，指出TCP负载（数据）的开始位置。以4字节为单位，如"0101"表示20字节位置的数据为负载开始，也就是头部长度为20字节。 |
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保留（Reserved） |
6位，这些位必须是0； |
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控制标记（Contral Flag） |
URG（Urgent data） |
紧急指针（urgent pointer）有效。如果URG为1，表示这是一个携有紧急资料的封包。 |
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ACK（Acknowledgment field significant） |
确认序号有效。如果ACK为1，表示此封包属于一个要回应的封包。一般都会为1。 |
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PSH（Push function） |
接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。如果PSH为1，此封包所携带的数据会直接上传给上层应用程序而无需经过TCP处理。 |
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RST（Reset） |
重建连接。如果RST为1，要求重传。表示要求重新设定封包再重新传递。 |
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SYN（Synchronize sequence number） |
发起一个连接。如果SYN为1，表示要求双方进行同步沟通。 |
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FIN（Finish-No more data for sender） |
释放一个连接。如果FIN为1，表示传送结束，然後双方发出结束回应进而正式终止一个TCP传送过程。 |
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窗口（Window） |
16位，接收窗口大小。此字段用来进行流量控制，单位为字节数，这个值是本机期望一次接收的字节数。这里一般称为“滑动视窗(Sliding Window)”。 |
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校验位（Checksum） |
16位，对整个TCP报文段，即TCP头部和TCP数据进行校验和计算，并由目标端进行验证。 |
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紧急指针（Urgent Pointer） |
16位，它是一个偏移量。指向后面是优先数据的字节，紧急指针指出在本报文段中的紧急数据的最后一个字节的序号，和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。 |
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选项（Options） |
长度不定；但长度必须以字节记；选项的具体内容我们结合具体命令来看。 |
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填充（Padding） |
不定长，填充的内容必须为0，它是为了保证包头的结合和数据的开始处偏移量能够被32整除。 |
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三次握手：
（四）CIRD表示法
ip段：10.0.0.1-10.0.0.255的表示方法：10.0.0.0/24
ip段：10.0.0.1-10.0.255.255的表示方法：10.0.0.0/16
ip段：10.0.0.1-10.255.255.255的表示方法：10.0.0.0/8
二进制表（表1）
0 0 0 0 0 0 0 0
128 64 32 16 8 4 2 1
CIDR值（表2）
子网掩码 CIDR值
255.0.0.0 /8
255.128.0.0 /9
255.192.0.0 /10
255.224.0.0 /11
255.240.0.0 /12
255.248.0.0 /13
255.252.0.0 /14
255.254.0.0 /15
255.255.0.0 /16
255.255.128.0 /17
255.255.192.0 /18
255.255.224.0 /19
255.255.240.0 /20
255.255.248.0 /21
255.255.252.0 /22
255.255.254.0 /23
255.255.255.0 /24
255.255.255.128 /25
255.255.255.192 /26
255.255.255.224 /27
255.255.255.240 /28
255.255.255.248 /29
255.255.255.252 /30
（五）IP地址
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IP地址分类
IP地址格式：IP地址=网络地址+主机地址
网络地址全0和全1的地址用做特殊用途，主机地址全0表示网络段本身，即网络号，主机地址全1表示该网络段的广播地址，所以主机地址不可以分配全0或者全1
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分类 |
网络地址 |
点分表示 |
网络个数 |
实际网络个数 |
主机个数 |
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A类 |
0000 0000 0111 1111 |
1.0.0.0～126.0.0.0 0.0.0.0和127.0.0.0保留 |
2^7+1=128 |
2^7-1=126 |
2^24-2=16777213 |
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B类 |
1000 0000 0000 0000 1011 1111 1111 1111 |
128.1.0.0～191.254.0.0 128.0.0.0和191.255.0.0保留 |
2^14+1=16384 |
2^14-1=16382 |
2^16-2=65533 |
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C类 |
1100 0000 0000 0000 0000 0000 1101 1111 1111 1111 1111 1111 |
192.0.1.0～223.255.254.0 192.0.0.0～223.255.255.0保留 |
2^21+1=2097152 |
2^21-1=2097150 |
2^8-2=253 |
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私有IP地址
A类私有地址: 10.0.0.0~10.255.255.255 即10.0.0.0/8
B类私有地址:172.16.0.0~172.31.255.255即172.16.0.0/12
C类私有地址:192.168.0.0~192.168.255.255 即192.168.0.0/16
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