计算机网络基础知识总结-完整版

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1、?1. 网络层次划分 ?2. OSI 七层网络模型 ?3. IP 地址 ?4. 子网掩码及网络划分 ?5. ARP/RARP 协议 ?6. 路由选择协议 ?7. TCP/IP 协议 ?8. UDP 协议 ?9. DNS 协议 ?10. NAT 协议 ?11. DHCP 协议 ?12. HTTP 协议 ?13. 一个举例 计算机网络学习的核心内容就是网络协议的学习。网络协议是为计算机网络中进 行数据交换而建立的规则、 标准或者说是约定的集合。 因为不同用户的数据终端 可能采取的字符集是不同的，两者需要进行通信，必须要在一定的标准上进行。 一个很形象地比喻就是我们的语言，我们大天朝地广人多， 地方

2、性语言也非常丰 富，而且方言之间差距巨大。A 地区的方言可能 B 地区的人根本无法接受，所 以我们要为全国人名进行沟通建立一个语言标准，这就是我们的普通话的作用。 同样，放眼全球， 我们与外国友人沟通的标准语言是英语，所以我们才要苦逼的 学习英语。 计算机网络协议同我们的语言一样，多种多样。而 ARPA 公司与 1977 年到 1979 年推出了一种名为ARPANET 的网络协议受到了广泛的热捧，其中最主要 的原因就是它推出了人尽皆知的TCP/IP 标准网络协议。 目前 TCP/IP 协议已经 成为 Internet中的“ 通用语言 ” ，下图为不同计算机群之间利用TCP/IP 进行通 信的示

3、意图。 回到顶部 1. 网络层次划分 为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信，以便在更大的范围内建 立计算机网络，国际标准化组织（ISO ）在 1978 年提出了 “ 开放系统互联参考 模型” ，即著名的 OSI/RM模型（ Open System Interconnection/Reference Model ）。它将计算机网络体系结构的通信协议划分为七层，自下而上依次为： 物理层（Physics Layer ）、数据链路层 （Data Link Layer ）、网络层（Network Layer ）、传输层（ Transport Layer）、会话层（ Session Layer ）

4、、表示层 （Presentation Layer）、应用层（ Application Layer）。其中第四层完成数据 传送服务，上面三层面向用户。 除了标准的 OSI 七层模型以外，常见的网络层次划分还有TCP/IP 四层协 议以及 TCP/IP 五层协议，它们之间的对应关系如下图所示： 2. OSI 七层网络模型 TCP/IP 协议毫无疑问是互联网的基础协议，没有它就根本不可能上网，任 何和互联网有关的操作都离不开TCP/IP 协议。不管是 OSI 七层模型还是 TCP/IP 的四层、五层模型，每一层中都要自己的专属协议，完成自己相应的工 作以及与上下层级之间进行沟通。由于OSI 七层模型

5、为网络的标准层次划分， 所以我们以 OSI 七层模型为例从下向上进行一一介绍。 1）物理层（ Physical Layer） 激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程 特性。 该层为上层协议提供了一个传输数据的可靠的物理媒体。简单的说，物 理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。物理层记住两个重要的设备名称， 中继器（ Repeater ，也叫放大器）和集线器。 2）数据链路层（ Data Link Layer） 数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服 务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。为达到这一 目的， 数据链

6、路必须具备一系列相应的功能， 主要有：如何将数据组合成数据块， 在数据链路层中称这种数据块为帧（frame ），帧是数据链路层的传送单位；如 何控制帧在物理信道上的传输， 包括如何处理传输差错， 如何调节发送速率以使 与接收方相匹配； 以及在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释 放的管理。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括： 物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。 有关数据链路层的重要知识点： 1 数据链路层为网络层提供可靠的数据传输； 2 基本数据单位为帧； 3 主要的协议：以太网协议； 4 两个重要设备名称：网桥和交换机。 3）网络层

7、（ Network Layer） 网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送，具体功能包括寻址和 路由选择、 连接的建立、 保持和终止等。 它提供的服务使传输层不需要了解网络 中的数据传输和交换技术。如果您想用尽量少的词来记住网络层，那就是“ 路径 选择、路由及逻辑寻址 ” 。 网络层中涉及众多的协议， 其中包括最重要的协议， 也是 TCP/IP 的核心协 议IP 协议。 IP 协议非常简单，仅仅提供不可靠、无连接的传送服务。IP 协 议的主要功能有：无连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。与IP 协议 配套使用实现其功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议 RARP、因特网 报文

8、协议 ICMP 、因特网组管理协议IGMP 。具体的协议我们会在接下来的部分 进行总结，有关网络层的重点为： 1 网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。此外，网络层还可以实现 拥塞控制、网际互连等功能； 2 基本数据单位为IP 数据报； 3 包含的主要协议： IP 协议（ Internet Protocol，因特网互联协议） ; ICMP 协议 （Internet Control Message Protocol ， 因特网控制报文协议） ; ARP 协议（ Address Resolution Protocol，地址解析协议） ; RARP 协议（Reverse Address Resol

9、ution Protocol ，逆地址解析协议）。 4 重要的设备：路由器。 4）传输层（ Transport Layer） 第一个端到端， 即主机到主机的层次。 传输层负责将上层数据分段并提供端 到端的、可靠的或不可靠的传输。 此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流 量控制问题。 传输层的任务是根据通信子网的特性，最佳的利用网络资源， 为两个端系统 的会话层之间， 提供建立、 维护和取消传输连接的功能，负责端到端的可靠数据 传输。在这一层，信息传送的协议数据单元称为段或报文。 网络层只是根据网络地址将源结点发出的数据包传送到目的结点，而传输层 则负责将数据可靠地传送到相应的端口。 有关网络

10、层的重点： 1 传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输以 及端到端的差错控制和流量控制问题； 2 包含的主要协议： TCP 协议（ Transmission Control Protocol，传输 控制协议）、 UDP 协议（ User Datagram Protocol，用户数据报协议）； 3 重要设备：网关。 5）会话层 会话层管理主机之间的会话进程， 即负责建立、管理、 终止进程之间的会话。 会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。 6）表示层 表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一 个主机的应用程序理解。 表示层的数据转换包括数据

11、的加密、 压缩、 格式转换等。 7）应用层 为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。 会话层、表示层和应用层重点： 1 数据传输基本单位为报文； 2 包含的主要协议： FTP（文件传送协议）、 Telnet （远程登录协议）、 DNS （域名解析协议）、 SMTP （邮件传送协议）， POP3 协议（邮局协议）， HTTP 协议（ Hyper Text Transfer Protocol）。 回到顶部 3. IP 地址 1）网络地址 IP 地址由网络号 （包括子网号） 和主机号组成， 网络地址的主机号为全0， 网络地址代表着整个网络。 2）广播地址 广播地址通常称为直接广播地址，是为了

12、区分受限广播地址。 广播地址与网络地址的主机号正好相反，广播地址中，主机号为全1。当向 某个网络的广播地址发送消息时，该网络内的所有主机都能收到该广播消息。 3）组播地址 D 类地址就是组播地址。 先回忆下 A，B，C，D 类地址吧： A 类地址以 0 开头，第一个字节作为网络号，地址范围为： 0.0.0.0127.255.255.255；(modified 2016.05.31) B 类地址以 10 开头，前两个字节作为网络号，地址范围是： 128.0.0.0191.255.255.255; C类地址以 110 开头，前三个字节作为网络号，地址范围是： 192.0.0.0223.255.25

13、5.255。 D 类地址以 1110开头，地址范围是 224.0.0.0239.255.255.255，D 类地 址作为组播地址（一对多的通信）； E 类地址以 1111开头，地址范围是240.0.0.0255.255.255.255，E 类地 址为保留地址，供以后使用。 注：只有 A,B,C 有网络号和主机号之分，D 类地址和 E 类地址没有划分网 络号和主机号。 4）255.255.255.255 该 IP 地址指的是受限的广播地址。受限广播地址与一般广播地址（直接广 播地址）的区别在于， 受限广播地址只能用于本地网络，路由器不会转发以受限 广播地址为目的地址的分组；一般广播地址既可在本地

14、广播，也可跨网段广播。 例如：主机 192.168.1.1/30上的直接广播数据包后，另外一个网段 192.168.1.5/30也能收到该数据报；若发送受限广播数据报，则不能收到。 注：一般的广播地址（直接广播地址）能够通过某些路由器（当然不是所有 的路由器），而受限的广播地址不能通过路由器。 5）0.0.0.0 常用于寻找自己的IP 地址，例如在我们的RARP，BOOTP 和 DHCP 协议 中，若某个未知 IP 地址的无盘机想要知道自己的IP 地址，它就以 255.255.255.255为目的地址，向本地范围（具体而言是被各个路由器屏蔽的 范围内）的服务器发送IP 请求分组。 6）回环地址

15、 127.0.0.0/8被用作回环地址，回环地址表示本机的地址，常用于对本机的 测试，用的最多的是127.0.0.1 。 7）A、B、C 类私有地址 私有地址 (private address)也叫专用地址， 它们不会在全球使用， 只具有本 地意义。 A 类私有地址： 10.0.0.0/8 ，范围是： 10.0.0.010.255.255.255 B 类私有地址： 172.16.0.0/12 ，范围是： 172.16.0.0172.31.255.255 C类私有地址： 192.168.0.0/16 ，范围是： 192.168.0.0192.168.255.255 回到顶部 4. 子网掩码及网络

16、划分 随着互连网应用的不断扩大，原先的IPv4 的弊端也逐渐暴露出来，即网络 号占位太多， 而主机号位太少， 所以其能提供的主机地址也越来越稀缺，目前除 了使用 NAT 在企业内部利用保留地址自行分配以外，通常都对一个高类别的IP 地址进行再划分，以形成多个子网，提供给不同规模的用户群使用。 这里主要是为了在网络分段情况下有效地利用IP 地址，通过对主机号的高 位部分取作为子网号， 从通常的网络位界限中扩展或压缩子网掩码，用来创建某 类地址的更多子网。 但创建更多的子网时， 在每个子网上的可用主机地址数目会 比原先减少。 什么是子网掩码？ 子网掩码是标志两个IP 地址是否同属于一个子网的，也是32 位二进制地 址，其每一个为 1代表该位是网络位，为0 代表主机位。它和IP 地址一样也是 使用点式十进制来表示的。如果两个IP 地址在子网掩码的按位与的计算下所得 结果相同，即表明它们共属于同一子网中。 在计算子网掩码时，我们要注意IP 地址中的保留地址，即“ 0 ”地址和广播 地址，它们是指主机地址或网络地址全为“ 0 ”或“ 1 ”时的 IP 地址，它们代表着 本网络