36張圖,一次性補全網(wǎng)絡基礎知識
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轉自:網(wǎng)絡工程師筆記

01 計算機網(wǎng)絡的分類
02 計算機網(wǎng)絡的層次結構


03 層次結構設計的基本原則
各層之間是相互獨立的; 每一層需要有足夠的靈活性; 各層之間完全解耦。

04 計算機網(wǎng)絡的性能指標
中繼器【Repeater,也叫放大器】:同一局域網(wǎng)的再生信號;兩端口的網(wǎng)段必須同一協(xié)議;5-4-3規(guī)程:10BASE-5以太網(wǎng)中,最多串聯(lián)4個中繼器,5段中只能有3個連接主機;
集線器:同一局域網(wǎng)的再生、放大信號(多端口的中繼器);半雙工,不能隔離沖突域也不能隔離廣播域。
單工通信信道:只能一個方向通信,沒有反方向反饋的信道; 半雙工通信信道:雙方都可以發(fā)送和接受信息,但不能同時發(fā)送也不能同時接收; 全雙工通信信道:雙方都可以同時發(fā)送和接收。
數(shù)據(jù)鏈路層
01 數(shù)據(jù)鏈路層概述
數(shù)據(jù)鏈路層為網(wǎng)絡層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸; 基本數(shù)據(jù)單位為幀; 主要的協(xié)議:以太網(wǎng)協(xié)議; 兩個重要設備名稱:網(wǎng)橋和交換機。


02 數(shù)據(jù)鏈路層的差錯監(jiān)測
奇偶校驗碼–局限性:當出錯兩位時,檢測不到錯誤。 循環(huán)冗余檢驗碼:根據(jù)傳輸或保存的數(shù)據(jù)而產(chǎn)生固定位數(shù)校驗碼。
03 最大傳輸單元MTU

04 以太網(wǎng)協(xié)議詳解

局域網(wǎng)分類:
以太網(wǎng)第一個廣泛部署的高速局域網(wǎng); 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)速率快; 以太網(wǎng)硬件價格便宜,網(wǎng)絡造價成本低。
以太網(wǎng)幀結構
類型:標識上層協(xié)議(2字節(jié)); 目的地址和源地址:MAC地址(每個6字節(jié)); 數(shù)據(jù):封裝的上層協(xié)議的分組(46~1500字節(jié)); CRC:循環(huán)冗余碼(4字節(jié)); 以太網(wǎng)最短幀:以太網(wǎng)幀最短64字節(jié);以太網(wǎng)幀除了數(shù)據(jù)部分18字節(jié);數(shù)據(jù)最短46字節(jié)。
MAC地址(物理地址、局域網(wǎng)地址)
MAC地址長度為6字節(jié),48位; MAC地址具有唯一性,每個網(wǎng)絡適配器對應一個MAC地址; 通常采用十六進制表示法,每個字節(jié)表示一個十六進制數(shù),用 - 或 : 連接起來; MAC廣播地址:FF-FF-FF-FF-FF-FF。
網(wǎng)絡層
3、包含的主要協(xié)議:
IP協(xié)議(Internet Protocol,因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議); ICMP協(xié)議(Internet Control Message Protocol,因特網(wǎng)控制報文協(xié)議); ARP協(xié)議(Address Resolution Protocol,地址解析協(xié)議); RARP協(xié)議(Reverse Address Resolution Protocol,逆地址解析協(xié)議)。


01 IP協(xié)議詳解


02 IP協(xié)議的轉發(fā)流程

03 IP地址的子網(wǎng)劃分


04 網(wǎng)絡地址轉換NAT技術
05 ARP協(xié)議與RARP協(xié)議

06 ICMP協(xié)議詳解

Ping應用:網(wǎng)絡故障的排查; Traceroute應用:可以探測IP數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡中走過的路徑。
07 網(wǎng)絡層的路由概述
鏈路狀態(tài)路由選擇算法LS:向所有隔壁路由發(fā)送信息收斂快;全局式路由選擇算法,每個路由器計算路由時,需構建整個網(wǎng)絡拓撲圖;利用Dijkstra算法求源端到目的端網(wǎng)絡的最短路徑;Dijkstra(迪杰斯特拉)算法; 距離-向量路由選擇算法DV:向所有隔壁路由發(fā)送信息收斂慢、會存在回路;基礎是Bellman-Ford方程(簡稱B-F方程)。
08 內(nèi)部網(wǎng)關路由協(xié)議之RIP協(xié)議
RIP在度量路徑時采用的是跳數(shù)(每個路由器維護自身到其他每個路由器的距離記錄); RIP的費用定義在源路由器和目的子網(wǎng)之間; RIP被限制的網(wǎng)絡直徑不超過15跳; 和隔壁交換所有的信息,30主動一次(廣播)。
09 內(nèi)部網(wǎng)關路由協(xié)議之OSPF協(xié)議
安全; 支持多條相同費用路徑; 支持區(qū)別化費用度量; 支持單播路由和多播路由; 分層路由。

10 外部網(wǎng)關路由協(xié)議之BGP協(xié)議
傳輸層負責將上層數(shù)據(jù)分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸以及端到端的差錯控制和流量控制問題;
包含的主要協(xié)議:TCP協(xié)議(Transmission Control Protocol,傳輸控制協(xié)議)、UDP協(xié)議(User Datagram Protocol,用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議);
重要設備:網(wǎng)關。


01 UDP協(xié)議詳解

UDP是無連接協(xié)議; UDP不能保證可靠的交付數(shù)據(jù); UDP是面向報文傳輸?shù)模?/span> UDP沒有擁塞控制; UDP首部開銷很小。

02 TCP協(xié)議詳解

對應用層報文進行分段和重組; 面向應用層實現(xiàn)復用與分解; 實現(xiàn)端到端的流量控制; 擁塞控制; 傳輸層尋址; 對收到的報文進行差錯檢測(首部和數(shù)據(jù)部分都檢錯); 實現(xiàn)進程間的端到端可靠數(shù)據(jù)傳輸控制。
TCP是面向連接的協(xié)議; TCP是面向字節(jié)流的協(xié)議; TCP的一個連接有兩端,即點對點通信; TCP提供可靠的傳輸服務; TCP協(xié)議提供全雙工通信(每條TCP連接只能一對一)。
TCP報文段結構:

序號字段:TCP的序號是對每個應用層數(shù)據(jù)的每個字節(jié)進行編號; 確認序號字段:期望從對方接收數(shù)據(jù)的字節(jié)序號,即該序號對應的字節(jié)尚未收到。用ack_seq標識; TCP段的首部長度最短是20B ,最長為60字節(jié)。但是長度必須為4B的整數(shù)倍。

03 可靠傳輸?shù)幕驹?/span>
不可靠傳輸信道在數(shù)據(jù)傳輸中可能發(fā)生的情況:比特差錯、亂序、重傳、丟失; 基于不可靠信道實現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳輸采取的措施。
TCP協(xié)議的可靠傳輸:
TCP協(xié)議的流量控制:

04 TCP協(xié)議的擁塞控制
【慢開始】擁塞窗口從1指數(shù)增長; 到達閾值時進入【擁塞避免】,變成+1增長; 【超時】,閾值變?yōu)楫斍癱wnd的一半(不能<2); 再從【慢開始】,擁塞窗口從1指數(shù)增長。

發(fā)送方連續(xù)收到3個冗余ACK,執(zhí)行【快重傳】,不必等計時器超時; 執(zhí)行【快恢復】,閾值變?yōu)楫斍癱wnd的一半(不能<2),并從此新的ssthresh點進入【擁塞避免】。

05 TCP連接的三次握手(重要)

第一次握手:客戶發(fā)送請求,此時服務器知道客戶能發(fā); 第二次握手:服務器發(fā)送確認,此時客戶知道服務器能發(fā)能收; 第三次握手:客戶發(fā)送確認,此時服務器知道客戶能收。

06 TCP連接的四次揮手(重要)


最后一個報文沒有確認; 確保發(fā)送方的ACK可以到達接收方; 2MSL時間內(nèi)沒有收到,則接收方會重發(fā); 確保當前連接的所有報文都已經(jīng)過期。
應用層
數(shù)據(jù)傳輸基本單位為報文; 包含的主要協(xié)議:FTP(文件傳送協(xié)議)、Telnet(遠程登錄協(xié)議)、DNS(域名解析協(xié)議)、SMTP(郵件傳送協(xié)議),POP3協(xié)議(郵局協(xié)議),HTTP協(xié)議(Hyper Text Transfer Protocol)。
01 DNS詳解
瀏覽器緩存; 找本機的hosts文件; 路由緩存; 找DNS服務器(本地域名、頂級域名、根域名)->迭代解析、遞歸查詢。

02 DHCP協(xié)議詳解
03 HTTP協(xié)議詳解
GET:請求指定的頁面信息,并返回實體主體; POST:向指定資源提交數(shù)據(jù)進行處理請求; DELETE:請求服務器刪除指定的頁面; HEAD:請求讀取URL標識的信息的首部,只返回報文頭; OPETION:請求一些選項的信息; PUT:在指明的URL下存儲一個文檔。


(1)HTTP工作的結構

(2) HTTPS協(xié)議詳解
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