“网络基础”学习笔记（持续更新）

1、网络设备

网卡：有线网卡、无线网卡、路由器、交换机、光猫（光调制解调器）

每个网络设备都有ip地址、数据传输有加密

c/s架构：客户端程序client C、服务端程序server S

交换机：

功能：
1、ARP广播功能：发送arp协议的数据包给每个连接的电脑，收集每个电脑的mac地址
2、DHCP动态分配ip地址：自动分配ip地址
所以每个交换机里会有ARP缓存表：记录每一个mac地址和ip的对应关系

路由器：

（也叫“网关”，路由器ip也叫网关ip)

功能：
1、划分子网
2、路由协议：计算最优的路由跳转路径（路由跳转）
3、NAT网络地址转换：将私网IP转成公网IP
4、端口映射：判断端口号，自动连接相应端口

DNS服务器：

记录每个域名和ip地址关系

2、网络通信

互联网按照功能不同划分成七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层

2.1、mac地址

Mac地址（全世界唯一）：网卡出场自带物理地址,八个十六进制数字（48个二进制）

ipconfig /all

终端内查看电脑配置，终端里mac地址显示是以“-”连接，但实际上是“：”连接

XX:XX:XX:XX:XX:XX：前6个数是厂商编号，后六个数是生产流水号

例：发送“Hello”：

一、电脑发送数据包（网络请求）给集线器

二、集线器将数据包广播给所有连在集线器上的设备

三、每个设备判断该数据包是否指向自己mac地址

2.2、ip地址

问题出现：如若每个设备都发送数据包给集线器，会出现“广播风暴”的网络拥堵现象

解决方式：利用ip地址划分广播域

发消息过程：

1、发送数据包给交换机（去掉一些协议头）：

目标ip地址 源ip地址 目标mac地址 源mac地址 目标端口号 源端口号 内容

2、交换机发送给路由器

3、路由器发送给相应路由器并联系相应交换机发送广播

ipv4(主流)	ipv6（未来主流）
0.0.0.0-255.255.255.255	X:X:X:X:X:X:X:X（其中每个X表示地址中的16b）

ip地址由IANA机构颁布

关于ipv6：IPv6，是英文“Internet Protocol Version 6”（互联网协议第6版）的缩写，是互联网工程任务组（IETF）设计的用于替代IPv4的下一代IP协议，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。由于IPv4最大的问题在于网络地址资源不足，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。互联网数字分配机构（IANA）在2016年已向国际互联网工程任务组（IETF）提出建议，要求新制定的国际互联网标准只支持IPv6，不再兼容IPv4。截至2024年6月，IPv6地址数量为69080块/32，较2023年12月增长1.5%。截至2025年9月，中国IPv6地址资源总量达71590块（/32），占全球已分配IPv6地址的14.61%，位居世界第二；中国IPv6活跃用户数达8.65亿居世界第一位。

IP地址（也解决了IPv4资源不足问题）：

公网IP	私网IP
一般在路由器上而非电脑上	如：192.168.x.x（但不可用来上网，路由器会自动跳转相应设备）

2.3、端口号

所谓的端口，就好像是门牌号一样，客户端可以通过ip地址找到对应的服务器端，但是服务器端是有很多端口的，每个应对程序对应一个端口号，通过类似门牌号的端口号，客户端才能真正的访问到该服务器。为了对端口进行区分，将每个端口进行了编号，这就是端口号

详细端口号大全：https://blog.csdn.net/Aprilqxs/article/details/130856856

pid	系统对自己程序内部进程的分类端口
端口号	系统对外开放的端口

2.4、OSI七层模型

2.4.1物理层

解决信号转换问题，基本是数字信号。设备厂商的事儿~

2.4.2数据链路层

mac地址：

（了解：通过mac地址可以直接搜到厂家等信息）

数据链路层由来：单纯的电信号1和0没有任何意义，必须规定电信号多少位一组，每组什么意思

数据链路层的功能：定义了电信号的分组方式

以太网协议：

早期的时候各个公司都有自己的分组方式，后来形成了统一的标准，即以太网协议Ethernet

以太网协议规定

一组电信号构成一个数据包，叫做“帧”（数据帧）
每一组数据帧分成报头head和数据data两个部分

head（包含18字节）	data（最短46字节，最长1500字节<MTU>）
发送者/源地址，6字节接收者/目标地址，6字节数据类型，6字节	数据包具体内容

head长度+data长度=最短46字节，最长1518字节；超过最大限制就分片发送

2.4.3网络层

IP协议：

要求数据包前面加上ip地址

IP数据包：也分为head和data部分，无须为ip包定义单独的栏位，直接放入以太网的data部分

以太网头|IP头|IP数据

说白了，其实就是打包上源ip和目标ip

IP地址：看上去是4个点分十进制数字，实际上是32位二进制数

ARP协议：

全称为地址解析协议（Address Resolution Protocol），是一种用于将网络层的地址转换为数据链路层地址的重要网络协议。在TCP/IP网络中，ARP的主要功能是将IP地址转换为MAC地址，这一过程对于网络中的数据传输至关重要。

ARP协议的作用：

在以太网环境中，数据传输依赖于MAC地址，而非IP地址。当一个主机需要与另一个主机通信时，它必须知道目标主机的MAC地址。ARP协议正是用来解决这个问题的，它通过目标设备的IP地址查询目标设备的MAC地址，从而确保通信的顺利进行。

ARP的工作流程通常包括以下几个步骤：

主机A检查自己的ARP表，查看是否已经有主机B的MAC地址。
如果没有，主机A会发送一个ARP请求报文，询问网络中谁拥有主机B的IP地址。
网络中的所有主机都会收到这个ARP请求，但只有主机B会响应，因为它拥有被询问的IP地址。
主机B会发送一个ARP响应报文给主机A，告知自己的MAC地址。
主机A收到响应后，会更新自己的ARP表，并使用主机B的MAC地址来发送数据。

关于ARP属于那一层：有时候属于网络层，有时候属于数据链路层（不重要）

2.4.4传输层

TCP协议（多数场景常用）：

相比UDP协议，不会丢数据包

UDP协议：

应用：视频、直播、QQ发信息

利处：使数据传输更快，不需要每次发送都重新建立连接

弊端：会丢数据包

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传输方式tcp/udp,发送数据包的方式，比如发快递：空运、火车等

tcp	可靠的（每转发一个数据包需要对方确认，但是因为网络传输要经过很多设备，所以慢）
udp	不可靠的（我就使劲给你发，不需要你确认，可能会丢包，但是很快）

端口概念，英文port，见2.3

通过指令可以查看运行程序的端口

netstat -ano
netstat -lntup

2.4.5应用层

应用层就是我们所传输的数据

应用层分为应用层、表示层、会话层

项目	基本功能
应用层	应用层的功能非常广泛，它不仅包括网络通信的基础服务，如域名系统（DNS）和超文本传输协议（HTTP），还涵盖了电子邮件、文件传输、远程终端访问等特定服务。此外，应用层还负责提供目录服务、远程作业录入、图形和信息通信等功能。
表示层	表示层负责数据的表示、加密和压缩。其主要功能包括：数据表示：确保数据在传输过程中的正确表示。加密：保护数据免受未授权访问。压缩：减少数据传输的体积。
会话层	会话层负责建立、管理和终止会话。其主要功能包括：会话建立：在通信双方之间建立连接。会话管理：监控和管理会话状态。会话终止：在通信结束后正确关闭会话。 NetBIOS和RPC（Remote Procedure Call）是会话层的协议。