网络的基础知识

网络基础知识内容提要OSI模型数据封装TCP/IP模型无线相关内容1、OSI模型（概述每一层的功能，MAC，IP，端口号）•应用层：与用户最接近的一层•表示层：通用的数据格式，语法•会话层：控制会话•传输层：流控、保证可靠性•网络层：路径选择、路由及逻辑选路•数据链路层：帧、介质访问控制•物理层：规定信号和介质OSI模型分层模型的目的和优点：1、化解复杂性2、标准化接口3、模块化，易于工程4、确保技术的通用5、加速发展6、简化教学和学习OSI模型的对等层对应关系源的某一层进行的工作在目的地的对应层上作相反的工作。我们称源的工作叫做封装，目的地所作的工作叫做解封装2、数据封装（封装的格式，LAN和WAN）数据流数据流是一个一层到三层的封装与解封装动作，是数据从源到目的背后的过程数据在封装的时候包含了第三层的源和目的的IP地址以及第二层的源和目的的MAC地址3、TCP/IP模型OSI模型和TCP/IP模型的比较TCP/IP协议组中常用的协议3.1TCP/IP的网络访问层对应于OSI模型的1、2层，功能相类似ARP和RARP工作在两个层面上3.2TCP/IP的互联网层此层的协议有IP、ICMP、ARP、RARPIP（InternetProtocol）-无连接协议ICMP（InternetControlMessageProtocol）-提供控制和管理地址解析ARP/RARPARP(AddressResolutionProtocol)：根据IP地址，确定数据链路层地址(MAC地址)。RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)：根据已知的数据链路层地址(MAC地址)，确定网络地址(IP地址)。ARP网络中IP地址的分配静态地址staticaddressing必须为每个设备分别配置IP地址，并且不能重复，否则会产生IP地址冲突。有些操作系统在初始化TCP/IP的过程中，会通过发送ARP请求来检测是否有IP冲突，如Windows。当存在冲突时，不能完成TCP/IP的初始化。网络中IP地址的分配动态地址dynamicaddressing反向地址解析协议RARP：只能获得IP地址；BOOTstrap协议(BOOTP)：用UDP分组，能够获得本机IP地址、默认网关IP地址、服务器地址，以及一个生产厂商指定的域。不能用于完全动态的配置，但可以通过配置文件为每个设备配置地址。动态主机配置协议DHCP：DHCP服务器上定义一个IP地址范围，整个计算机地址信息都可以获得，包括子网掩码等。以上三种都基于Client-Server模式。IP地址IP地址IP地址由32Bit组成点分十进制法将原有32Bit，分为每8Bit一组，每组间用“.”连接，并将每组二进制数转换成10进制数来记忆IP地址分为网络号和主机号，路由器所连接的网段要占用一个IP地址IP地址为了实现Internet上不同计算机之间的通信，每台计算机都必须有一个不与其它计算机重复的地址，IP地址就是可以唯一标识主机的地址。IP地址是一个网络编码，它即可以是一个主机（服务器、客户机）的地址，也可以是路由器一个端口的地址。即IP地址确定的是网络中的一个连接。IP地址是数字型的，32位(32bit)，由4个8位的二进制数组成，每8位之间用圆点隔开。由于二进制数不利于记忆，通常转换成十进制数表示，其取值范围为0~255。IPv4IP地址的含义IP地址由两个部分组成：网络标识（netid）和主机标识（hostid）。网络标识用于区分不同的网络，主机标识用于在一个网络中区分主机IP地址被分成了A、B、C、D、E五类，每个类别的网络标识和主机标识各有规则。有类IP地址ABCDEA类16,777,216个/每网络B类65,535个/每网络C类254个/每网络127.X.X.X为本地环回地址，用来测试TCP/IP协议与网卡的绑定IP地址之A类地址第一个8位组为网络标识，其余三个8位组为主机标识。第一个8位组的首位为0，其余7位表示网络表示。全0表示本地网络，全1保留诊断用。具有A类地址特征的有效网络地址为1~126，全世界只有126个A类网络，每个A类网络最多可以拥有224个IP地址，适用于大型网络。IP地址之B类地址B类地址中的第一、二个8位组为网络标识，第三、四个8位组用于主机标识。第一个8位组的前二位为10，具有B类地址特征的网络总数为214，每个网络中的IP地址可达到216。第一个8位组的取值范围为128~191。适用于中等规模的网络。IP地址之C类地址C类地址中的前三个8位组是网络标识，第四个8位组位主机标识。第一个8位组的前三位为110，其余5位和第二、三个8位组共21位表示网络，具有C类地址特征的网络总数为221。每个网络中可拥有256个IP地址。第一个8位组的取值范围为192~223。C类地址适用于主机量较少的网络中。IP地址之D、E类地址D类地址用于组播通信地址，其第一个8位组的最高四位等于1110，取值范围为224~239，用于标识组播通信地址，后28位用于区分不同的组播组。E类地址的第一个8位组的最高五位等于11110，其取值范围为240~255，此类地址作为未来地址而被保留。目前，具体的网络只能分配到A类、B类、C类地址中的一种。特殊用途的IP地址网络地址主机标识位全部为零的地址从不分配给单个主机，而是作为网络本身的标识。例如：主机212.111.44.136所在网络的网络地址为212.111.44.0。子网广播主机标识位全部为壹的地址从不分配给单个主机，而是作为同网络的广播地址。例如：主机212.111.44.136所在网络的广播地址为212.111.44.255。全网广播地址(255.255.255.255)在未知本网情况下用于本网广播。公共地址和私有地址计算机要通讯必须有IP地址公共地址是指在Internet上通讯的地址私有地址不可以在Internet上通讯，可以用于局域网为了解决公共地址不足的现状，路由器之间的背靠背连接可以使用私有地址公共地址和私有地址IPv4的特性提供全网络统一、有效的地址模式屏蔽不同物理网络的地址差异为IP层的“尽力传递”提供基础地址结构对应的网络层次结构用IPv4的编码方式总共有IP地址232个（4294967296），而可以在Internet上使用的地址只有大约30亿个左右由于中国互联网发展比较晚所以一般使用的是C类地址IPv4和IPv6的比较为什么划分子网提高系统的可靠性，可以防止整个网络通信的瘫痪。改进系统性能，克服简单局域网的技术条件限制。通过设置不同访问权限，增强系统的安全保障。便于系统的运行维护，有利于故障的诊断和隔离。子网和掩码子网将网络进一步划分成独立的组成部分，每个部分称为这个网络（或者更高一级子网）的子网。子网的设计是为了便于网络的管理。对于A类和B类的地址可以把一个大网划分成几个子网，每个子网可以对应一个地理范围或者区域，每个子网也可以对应一种不同的物理介质。划分子网以后，每个子网看起来象一个独立的网络。而对于远程网络而言，子网是透明的。子网化（Subnetting）使用有类地址时，网段中的主机数少于IP地址数，造成IP地址的浪费子网化网络位向主机位借用地址以实现子网化借位方法通过改变子网掩码实现子网化的使用掩码技术的提出在主机之间通信的情况有同一个网络中，两台主机之间相互通信在不同网络中，两台主机之间相互通信区分这两种情况获取远程主机IP地址的网络地址判断：如果源主机所在的网络地址等于目的主机所在网络地址，则为相同网络主机之间的通信。如果源主机所在的网络地址不等于目的主机所在网络地址，则为不相同网络主机之间的通信。问题是如何获得一个主机IP地址的网络地址信息，这就需要借助于掩码(NetMask)。掩码的定义掩码(NetMask)有网络掩码和子网掩码两种。网络掩码对每个网络的网络地址设定一个按位对应的32bit的二进制数：网络地址部分的对应位设置位1，主机地址部分的对应位设置位0。子网掩码将网络地址中的主机标识分离出若干位作为子网地址位。同样设定一个和这个网络地址按位对应的32bit的二进制数：网络地址和子网地址部分的对应位设置位1，主机地址部分的对应位设置位0。利用掩码计算网络地址地址摘要例子16172216010101100000100001010000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.19241地址摘要例子1010110011111111000100001111111111111111101000001100000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.19212161722160地址摘要例子1010110011111111000100001111111111111111101000001100000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.1921237161722160地址摘要例子101011001111111100010000111111111111111110100000110000001000000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.1921234161722160地址摘要例子10101100111111110001000011111111111111111010000011000000100000000000001010111111HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.192123456161722160地址摘要例子1010110011111111000100001111111111111111101000001100000010000000000000101011111110000001HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.192123456161722160地址摘要例子101011001111111100010000111111111111111110100000110000001000000000000010101111111000000110111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.1921234567161722160地址摘要例子101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000110000001000000000000010101011000001000000000010101111111010110000010000000000101000000110101100000100000000001010111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.19212345678161722160地址摘要例子10101100111111111010110000010000111111110001000011111111000000101010000011000000100000000000001010101100000100000000001010111111101011000001000000000010100000011010110000010