- ,OSI七層網絡模型
物理層:中繼器(放大器)和集線器(集線器的主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大,以擴大網絡的傳輸距離,同時把所有節點集中在以它為中心的節點上)。物理層確保原始的數據可在各種物理媒體上傳輸
數據鏈路層:網橋和交換機,以太網協議(局域網)。物理地址尋址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發
網絡層:路由器,IP協議(IP協議的主要功能有:無連接數據報傳輸、數據報路由選擇和差錯控制)。路徑選擇、路由及邏輯尋址
傳輸層:網關,TCP\UDP協議。傳輸層負責將上層數據分段並提供端到端的、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
會話層:管理主機之間的會話進程,即負責建立、管理、終止進程之間的會話。會話層還利用在數據中插入校驗點來實現數據的同步。
表示層:對上層數據或信息進行變換以保證一個主機應用層信息可以被另一個主機的應用程序理解。表示層的數據轉換包括數據的加密、壓縮、格式轉換等。
應用層:為操作系統或網絡應用程序提供訪問網絡服務的接口。FTP(文件傳送協議)、Telnet(遠程登錄協議)、DNS(域名解析協議)、SMTP(郵件傳送協議),POP3協議(郵局協議),HTTP協議(Hyper Text Transfer Protocol)
- IP地址
A類地址以0開頭,第一個字節作為網絡號,地址范圍為:0.0.0.0~127.255.255.255;
B類地址以10開頭,前兩個字節作為網絡號,地址范圍是:128.0.0.0~191.255.255.255;
C類地址以110開頭,前三個字節作為網絡號,地址范圍是:192.0.0.0~223.255.255.255。
D類地址以1110開頭,地址范圍是224.0.0.0~239.255.255.255,D類地址作為組播地址(一對多的通信);
E類地址以1111開頭,地址范圍是240.0.0.0~255.255.255.255,E類地址為保留地址,供以后使用。
注:只有A,B,C有網絡號和主機號之分,D類地址和E類地址沒有划分網絡號和主機號。
IP地址:由網絡號(包括子網號)和主機號組成。
廣播地址:通常稱為直接廣播地址,是為了區分受限廣播地址。廣播地址中,主機號為全1。當向某個網絡的廣播地址發送消息時,該網絡內的所有主機都能收到該廣播消息。
組播地址:該地址不表示具體的一台主機,而是表示一個集合。
255.255.255.255:該IP地址指的是受限的廣播地址。受限廣播地址與一般廣播地址(直接廣播地址)的區別在於,受限廣播地址只能用於本地網絡,路由器不會轉發以受限廣播地址為目的地址的分組;一般廣播地址既可在本地廣播,也可跨網段廣播。例如:主機192.168.1.1/30上的直接廣播數據包后,另外一個網段192.168.1.5/30也能收到該數據報;若發送受限廣播數據報,則不能收到。
0.0.0.0:常用於尋找自己的IP地址,例如在我們的RARP,BOOTP和DHCP協議中,若某個未知IP地址的無盤機想要知道自己的IP地址,它就以255.255.255.255為目的地址,向本地范圍(具體而言是被各個路由器屏蔽的范圍內)的服務器發送IP請求分組。
A、B、C類私有地址:私有地址(private address)也叫專用地址,它們不會在全球使用,只具有本地意義
A類私有地址:10.0.0.0/8,范圍是:10.0.0.0~10.255.255.255
B類私有地址:172.16.0.0/12,范圍是:172.16.0.0~172.31.255.255
C類私有地址:192.168.0.0/16,范圍是:192.168.0.0~192.168.255.255
子網與子網掩碼:
子網划分簡單來說就是把一個兩級IP地址划變為三級地址,相當於從原來的主機號中借用若干個位作為子網號。
網划分可以節省IP地址,但實際上對於一個C類地址,如果不划分子網。可以擁有254台主機(減去本機和廣播),也就是254個IP。
但是如果划分4個子網,每個子網都要減去本機和廣播也就是64-2=62 個IP,那么總共原來這個C類地址划分子網后能擁有的合法地址只有62*4=248個比原來還少。與節省IP產生矛盾。
實際上,這個“節省”並不是增加了IP地址。而是通過划分子網增加路由器,從而使每個子網中的ip可以得到充分的利用。
舉個例子,某個小區有100戶人家,如果給這個小區分配一個C類IP,那么理論上可以擁有254個IP,但實際只用了100個,造成IP的浪費。但如果划分為兩個子網,那么另一個子網可以接到另一個小區,這樣雖然總IP少了幾個,但利用率卻大大增加。同時這樣也便於管理。
其實還有其他作用,如緩解路由器壓力,降低廣播風暴的影響,提高網絡安全性能。
凡是從其他網絡發送給本單位某個主機的 IP 數據報,仍然是根據 IP 數據報的目的網絡號 net-id,先找到連接在本單位網絡上的路由器。然后此路由器在收到 IP 數據報后,再按目的網絡號 net-id 和子網號 subnet-id 找到目的子網,最后就將 IP 數據報直接交付目的主機。
子網掩碼:為了知道網絡號(子網號),確定是否是同一網段,產生了子網掩碼。IP地址 AND 子網掩碼 = 網絡地址
例題:已知IP地址是141.14.72.24,子網掩碼是255.255.192.0,求網絡地址
私有IP和公有IP
私有ip只能在局域網中使用,例如C類私有地址:192.168.0.0/16,范圍是:192.168.0.0~192.168.255.255,它是不能直接連接互聯網(廣域網),他需要使用NAT(網絡地址轉換,將本地本地IP轉換為公有IP)。公有IP是唯一的,組建企業級網絡的時候,ISP提供的IP就是公有IP,屬於廣域網范疇,可以直接連接互聯網。
網絡邊緣:與因特網相連的計算機或者其他設備成為端系統。
主機等於端系統,常划分為客戶機和服務器。
接入網:端系統物理連接到邊緣路由器。
邊緣路由器是端系統到任何其他遠端系統的路徑上第一台路由器。
家庭接入:DSL(數字用戶線)、電纜、FTTH(光纖到戶)、撥號和衛星。
企業(家庭)接入:以太網和WiFi。使用局域網(以太網交換機)將端系統連接到邊緣路由器,以太網是目前流行的局域網技術。
廣域無線接入:3G、LTE、5G
網絡核心:分組交換機和鏈路構成的網狀結構
分組交換
端系統彼此交換報文,報文可以執行控制或者交換數據。為了從源端發送報文到目的端,源將長報文划分為較小的數據塊,稱之為分組。在源和目的地之間,每個分組都將通過通信鏈路和分組交換機(路由器和鏈路層交換機)。
分組交換機的輸入端:常使用存儲轉發傳輸,只有當接收到整個分組之后,分組交換機才能開始向輸出鏈路傳輸該分組。
分組交換機的輸出緩存:輸出緩存用於存儲路由器准備發送那條鏈路的分組,如果發現該鏈路正在忙於傳輸其他分組,那就在輸出緩存中等待(排隊時延)。當輸出緩存被等待傳輸的分組們占滿之后,到達的其他分組或者在排隊的分組將會被丟棄(丟包)。
轉發表和路由選擇協議:路由器從與它相連的一條通信鏈路得到分組,然后向它相連的另一條通信鏈路轉發該分組,不同計算機網絡是以不同的方式完成分組轉發的。因特網中采用的方法是轉發表:每個端系統都具有一個IP,當源主機需要向目的端系統發送一個分組的時候,會在該分組的首部包含目的地的IP地址。每台路由器具有一個轉發表,用於將目的地址(或目的地址的一部分)映射成為輸出鏈路。當分組到達路由器的時候,路由器檢查該地址,並用這個目的地址搜索其轉發表,發現適當的出鏈路,則路由器將該分組導向該鏈路。
電路交換
在電路交換的端系統通信會話期間,預留了端系統間沿路徑通信所需要的資源(緩存,鏈路傳輸速率等)。(電路交換中的復用有:頻分復用和時分復用)但因為有靜默期,專用電路常常空閑而利用率不高。