网络基础

PPPerryPan2024-12-22techNetworking

网络基础

一、两个参考模型

OSI 模型

应用层
- 作用：满足下面模型无法解决的问题、产生不同的数据、验证手段-加密手段
表示层
- 作用：负责数据的解码、编译
会话层
- 作用：实现应用级别不同服务的区分（Session）
传输层 (TCP-可以纠错 UDP-无法纠错)
- 作用：实现一个设备上不同应用的区分、按不同的协议实现纠错
- 无法实现：无法实现应用级别不同服务的区分、有可能无法实现纠错
网络层
- 作用：从全局定位某一台设备(IP地址)、路由
- 无法实现：纠错、无法实现一个设备不同应用的区分
数据链路层
- 作用：差错检测、提供链路上的地址信息 (mac地址)
- 无法实现：纠错、无法从全局的角度分析地址信息
物理层
- 作用：规范传输介质的标准-网线光纤(-设备的连接-数据的传输)
- 无法实现：差错检测

TCP/IP 模型

TCP/IP 模型与对应协议参考：Info-Finder（在线工具）报文格式open in new window

应用层：应用层 + 表示层 + 会话层
传输层：TCP / UDP
网络层：IP
网络接口层：数据链路层 + 物理层

二 & 三、数据封装 & 数据链路层

交换方式

电路交换（电话）
报文交换（在数据之外，加上能标识双方的信息）
分组交换（互联网，依然进行报文交换，但规定每个数据的大小）

不太重要的 CSMA/CD

只在同轴电缆时使用，现在已经不用了

数据链路层 - 以太网帧结构

网络通信协议

数据封装

帧格式

Type 字段的常见值：
ARP - 0x0806
IPv4 - 0x0800
Ipv6 - 0x86dd

MTU：最大传输单元（指网络层及以上的封装）：存在于每条链路上的概念。如果报文的MTU过大，而链路所能承载的MTU值过小，则可能导致数据分片或者数据丢弃。

E2 封装完成后数据帧：最小为 64 最大为 1518 B

四、Mac地址 & 网络层

mac 地址

单播：通信形式上，点对点，单对单的通信，类似于私聊数据封装时，源mac和目的mac都是单播mac,则为单播通信。
- 单播mac地址：从高位向低位（从左往右）第8位为0，且一定为0，其他任意。
组播：通信形式上，点对多点，单对多的通信，类似于群聊
- 组播mac地址：从高位向低位（从左往右）第8位为1，且一定为1，其他任意。
- 数据封装时，因为组播代表的是一组的集合，面向一组的通信，此时组播mac不能成为数据的源地址，仅能充当目的地址。
广播：通信形式上，点对所有，单对所有的通信。广而播之/强制的接受处理。
- 数据封装时，因为广播代表的是所有人集合，面向所有人的通信，此时广播mac不能成为数据的源地址，仅能充当目的地址。
- 广播mac地址：从高位向低位 48 位全部为1，且一定为1。

发送者的动作：
- 有发送者填充源目mac信息，以及type字段标识上层协议，以及CRC检验，数值填充至FCS,信息都填充完毕之后，此时借助物理层，转变为二进制比特流，从链路中传递。

a场景：

数据抵达接收端接口以后，接收者的动作：
- 首先看目的MAC,是否是自己的mac,如果不是丢弃，如果是，则进行下一步；（组播看是否加组，广播直接下一步）
- 将数据也进行CRC检验，比对FCS字段，如果不同则丢弃，如果相同，则进行下一步；
- 查看type字段，交由type字段标识的上层协议处理。数据链路层工作，结束。

五、IP 地址

以下是A类到E类IP地址以及几个特殊地址的列表：

IP地址分类

类别	范围	二进制开头	网络位长度	主机位长度	默认子网掩码	主要用途
A类地址	(0.0.0.0~127.255.255.255) 1.0.0.0 到 126.0.0.0	0xxxxxxx	8位	24位	255.0.0.0	大型网络（约1600万台主机）
B类地址	128.0.0.0 到 191.255.0.0	10xxxxxx	16位	16位	255.255.0.0	中型网络（约6.5万台主机）
C类地址	192.0.0.0 到 223.255.255.0	110xxxxx	24位	8位	255.255.255.0	小型网络（约254台主机）
D类地址	224.0.0.0 到 239.255.255.255	1110xxxx	-	-	-	多播（Multicasting）
E类地址	240.0.0.0 到 255.255.255.255	1111xxxx	-	-	-	保留地址，预留未来或实验用途

特殊地址

地址类型	范围	主要用途
未指定的地址	0.0.0.0~0.255.255.255	未指定的地址，或在路由层面表示全网的所有地址
环回地址	127.0.0.1 到 127.255.255.255	主机内部通信测试（通常使用127.0.0.1）
广播地址	每个子网有自己的广播地址	发送到子网内所有主机的消息
私有地址	A类: 10.0.0.0 到 10.255.255.255 B类: 172.16.0.0 到 172.31.255.255 C类: 192.168.0.0 到 192.168.255.255	用于局域网内部，不在公共互联网中路由
自动私有IP地址	169.254.0.0 到 169.254.255.255	当主机无法从DHCP服务器获取IP地址时，自动分配

计算子网数量与主机数量

子网数量 = 2 ^ (可变网络位数)

主机数量 = 2 ^ (可变主机位数) - 2

1100 0000 . 1010 1000 . 0000 0001 . 0110 1111 地址 1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 0000 0000 掩码 1100 0000 . 1010 1000 . 0000 0001 . 0000 0000 网络地址（出现在路由表）192.168.1.0 1100 0000 . 1010 1000 . 0000 0001 . 1111 1111 广播地址（用于本网段所有主机通信）192.168.1.255

VLSM 内部使用

CIDR 向外通告

ICMP ping 测试

通信时，发送端的主机会使用对方的P地址+自己的掩码进行计算，算出对方的网络地址
计算之后，将对方的网络地址和自己的网络地址进行对比，相同，则认为在同一网段；不同，则认为不在一个网段。

以下是ICMP（Internet Control Message Protocol）的消息类型及其编码类型的详细列表：

ICMP 算 3.5 层协议

消息类型编号	消息类型	编码类型	描述
0	回送应答（Echo Reply）	0	主机接收到回送请求时的响应消息，用于Ping命令的应答。
3	目标不可达（Destination Unreachable）	0 - 网络不可达 1 - 主机不可达 2 - 协议不可达 3 - 端口不可达 4 - 需要分段但设置了DF标志 5 - 源路由失败 6 - 目的网络未知 7 - 目的主机未知 8 - 源主机被隔离 9 - 通信网络被禁止 10 - 通信主机被禁止 11 - 对网络的优先级控制范围外 12 - 对主机的优先级控制范围外 13 - 通信管理被禁止 14 - 主机超出允许访问限制 15 - 失踪的校验和错误	指示目标网络或主机不可达的错误消息。
4	源抑制（Source Quench）	0	通知发送方减少发送速率，已被弃用。
5	重定向消息（Redirect Message）	0 - 网络重定向 1 - 主机重定向 2 - TOS和网络重定向 3 - TOS和主机重定向	指示主机重定向数据包的更好路径。
8	回送请求（Echo Request）	0	请求目标主机发送回送应答消息，用于Ping命令。
9	路由器通告（Router Advertisement）	0	路由器定期通告其存在，便于主机发现路由器。
10	路由器请求（Router Solicitation）	0	主机请求路由器发送路由器通告消息。
11	超时（Time Exceeded）	0 - 传输期间TTL超时 1 - 组装期间分段超时	数据包在传输或组装过程中超时。
12	参数问题（Parameter Problem）	0 - 错误指针 1 - 缺少必需选项 2 - 错误长度	数据包头部参数错误。
13	时间戳请求（Timestamp Request）	0	请求时间戳信息。
14	时间戳应答（Timestamp Reply）	0	时间戳请求的响应消息。
15	信息请求（Information Request）	0	主机请求网络地址，已被弃用。
16	信息应答（Information Reply）	0	信息请求的响应消息，已被弃用。
17	地址掩码请求（Address Mask Request）	0	请求子网掩码信息。
18	地址掩码应答（Address Mask Reply）	0	地址掩码请求的响应消息。