一、网络的概述。
1、网络的概念
两个不在同一地理位置的主机，通过传输介质和通信协议，实现通信和资源共享
2、网络发展史
计算机网络发展的第一个阶段（60年代）
标志性的事件：ARPANET
关键技术：分组交换
计算机网络发展的第二个阶段（70-80年代）
标志性的事件：NSFNet
关键技术：TCP/IP
计算机网络发展的第三个阶段（90年代）
标志性的事件：浏览器Mosaic
关键技术：Web技术
3、网络的四要素：
传输介质：同轴线缆，光纤，双绞线，无线电波等
通信协议：设备之间的语言，比如——eigrp，rip，OSPF，is-is，BGP，TCP，ip，ppp等
资源：数据，图片，视频，音频；
终端：手机，笔记本，平板，台式机等
4、网络功能
数据通信
资源共享
增加可靠性
提高系统处理能力
5、网络类型
WAN（Wide Area Network）广域网（外部网络）
范围：几十到几千千米
作用:用于连接远距离的计算机网络
典型应用:Internet，MAN(Metropolitan Area Network)
LAN(Local Area Network)局域网（内部网络）
范围：1km左右
作用:用于连接较短距离内的计算机
典型应用:企业网,校园网
6、网络协议与标准
协议
语法
多个对象之间协商的一个接口对象
语义
解释控制信息每个部分的意义。它规定了需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出
什么样的响应。
同步
以多字节或多比特组成的数据块为传送单位，仅在帧的起始处同步，帧内维持固定的时
钟。标准大家一致认同的协议
7、网络常见的概念
8、网络拓扑结构
优点
易于实现
易于网络扩展
易于故障排查
缺点
中心节点压力大
网型拓扑
各个节点至少与其他两个节点相连
可靠性高、组网成本也高
二、网络模型
1、分层思想
1.1、概述
分层思想的核心理念是将复杂的系统或问题划分为多个独立的、相互关联的层级，每个层级有不同的功能和责任。这种分层的方式可以使系统或问题更具结构化和可管理性，简化设计和实施过程并提高系统或问题的可扩展性和互操作性。
1.2、核心理念
模块化：将系统或问题划分为多个模块或层级，每个层级负责特定的功能，模块之间相互独立但也
相互关联。这样可以降低复杂度，使系统设计更加清晰和可扩展。
抽象性：每个层级都对其他层级提供特定的抽象接口，屏蔽了底层实现的复杂性，使各层级之间的
交互更加简化和统一。这样可以提高代码的可维护性和可重用性。
松耦合：每个层级之间通过抽象接口进行交互，层级之间的耦合度尽可能地降低，使得各个层级可
以独立地进行修改和演变。这样可以使系统更具灵活性和可扩展性。
可替换性：由于每个层级之间的耦合度较低，所以可以灵活地替换或添加新的功能层级，而不需要
对其他层级进行修改。这样可以使系统更容易适应变化的需求和技术。
二、OSI七层模型
7. 应用层
Application Layer
作用
应用层为用户提供网络应用和服务，如电子邮件、文件传输、远程登录等。应用层负责处理高层应用程
序之间的通信，满足用户的需求，提供与用户的接口
数据封装与解封装过程
在发送端，应用层会将数据分割成合适的格式，如HTTP请求或SMTP邮件等。接收端则根据应用层的首
部信息，将数据还原为原始格式。这就是应用层的解封装过程。
6. 表示层
Presentation Layer
作用
表示层负责处理数据的表示方式。它将数据从应用程序格式转换为网络格式，并提供数据压缩、加密等
服务。表示层还会根据不同的应用需求，对数据进行分组或分割。定义传递信息的语法和语义，编码和
解码、压缩解压缩、加密解密
数据封装与解封装过程
在发送端，表示层会对数据进行必要的处理，如分割、压缩、加密等。接收端则需要根据表示层的首部
信息，将数据还原为原始格式。这就是表示层的解封装过程。
5. 会话层
Session Layer
作用
会话层负责建立、管理和终止会话。它会为会话分配唯一的会话标识符，以确保会话的完整性和可靠
性。会话层还负责处理会话之间的数据交换和同步。建立用户间的会话关系
数据封装与解封装过程
在发送端，会话层会为数据添加一些会话控制信息，如会话标识符、状态等。接收端则通过识别这些信
息，将它们从数据中提取出来，并传递给下一层。这就是会话层的解封装过程。
4. 传输层
Transport Layer
作用
传输层为应用层提供端到端的数据传输服务。它负责将数据分割成更小的单元，如TCP或UDP数据（报
文）段，并确保它们按照正确的顺序传输到目的地。传输层还负责处理流量控制和错误恢复等问题。用
户进程间的通信，承上启下
数据封装与解封装过程
在发送端，传输层将为数据添加TCP或UDP的首部，包含序列号、确认号等信息。接收端则通过识别这些
信息，将它们从数据段中提取出来，并传递给下一层。这就是传输层的解封装过程。
3. 网络层
Network Layer
作用
网络层负责在整个网络中选择和定位传输路径，处理分组的传输和路由问题。它主要负责IP地址的解析和路由信息的获取，以便将数据从一个网络传输到另一个网络。数据包封装结构，源和目的方的逻辑地址（IP地址），根据包头的逻辑地址选路
数据封装与解封装过程
网络层会将数据分割成更小的单元，如IP数据包，并为每个数据包添加一些额外的信息，如IP地址、校验和等。接收端则通过识别这些信息，将它们从数据包中提取出来，并传递给下一层。这个过程就是网络层的解封装过程。
2. 数据链路层
Data Link Layer
作用
数据链路层负责在相邻节点之间提供可靠的数据传输服务。它负责将原始的比特流组成一个个数据帧，并提供流控制和错误检测功能。在数据封装和解封装过程中，数据链路层主要负责添加和删除数据帧的首部和尾部。数据帧封装结构，源和目的方的物理地址（MAC），数据校验功能
数据封装与解封装过程
在发送端，数据链路层将数据分割成多个数据帧，并为每个数据帧添加首部和尾部。这些首部和尾部包含了用于传输控制和错误检测的信息。接收端则通过识别这些首部和尾部，将它们从数据帧中提取出来，并传递给下一层。这就是数据链路层的解封装过程。
1. 物理层
Physical Layer
作用
物理层负责在计算机之间传输原始的比特流。它定义了电气、光学和物理接口的特性，以及数据在传输媒介上的传输方式。在数据封装和解封装过程中，物理层主要负责比特流的传输和接收。如何使用物理信号来表示数据1和0，数据传输是否可同时在两个方向上进行，通信双方如何建立和中止连接，物理接口特性
数据封装与解封装过程
在发送端，物理层将比特流添加到数据帧的首部，形成一个新的数据单元。这个过程就是数据封装。在接收端，物理层将这个数据单元的首部移除，并传递给下一层。这就是数据解封装。
3、TCP/IP五层模型
5. 应用层
协议
HTTP | HTTPS
超文本传输协议
检测端口号 80/tcp | 443/tcp
FTP
文件传输协议
检测端口号21/TCP
TFTP
简单文件传输协议
检测端口号69/UDP
DNS
域名解析协议
检测端口号 53/UDP
SMTP
邮件传输协议
检测端口号25/TCP
4. 传输层
协议
TCP
传输控制协议
UDP
用户数据报协议
3. 网络层
协议
ICMP
控制报文协议
用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是
否可用等网络本身的消息。（ping命令）
IGMP
Internet 组管理协议
组播协议
运行在主机和组播路由器之间
ARP
地址解析协议
根据网络层IP数据包包头中的IP地址信息解析出目标硬件地址（MAC地址）信息，以保证通信
的顺利进行。
RARP
反向地址转换协议
RARP发出要反向解析的物理地址并希望返回其对应的IP地址，应答包括由能够提供所需信息
的RARP服务器发出的IP地址。
IP
代表所有协议
RIP
动态路由协议
2. 数据链路层
协议
以太网（Ethernet）
无线局域网（Wi-Fi）
点对点协议（PPP）
1. 物理层
协议
以太网（Ethernet）
无线局域网（Wi-Fi）
光纤通道（Fibre Channel）
3、数据的封装与解封装过程
3.1、PDU（Protocol Data Unit，协议数据单元）
数据段：segment
数据包：packet
数据帧：frame
比特流：bits
3.2、数据封装与解封装过程
TCP/IP五层模型每层对应的工作设备：
应用层：终端设备
传输层：防火墙
网络层：路由器
数据链路层：交换机
物理层：网卡
三、IP地址
1、进制转换
1.1、数制介绍
数制：计数的方法，指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法
数位：指数字符号在一个数中所处的位置
基数：指在某种进位计数制中，数位上所能使用的数字符号的个数
位权：指在某种进位计数制中，数位所代表的大小，即处在某一位上的“1”所表示的数值的大小
1.2、十进制
十进制数制系统包括 10 个数字：
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9
十进制数的特点是逢十进一
十进制数（Decimal number）表示
(1010)10，1010D
（236 ）10
2 3 6
百位 十位 个位
1.3、二进制
二进制这个词的意思是基于两个数字
0、1
二进制数的特点是逢二进一
二进制数（Binary number）：
(1010)2，1010B
假设8位2进制数每位都是1
128 64 32 16 8 4 2 1
（10001011）2
从左至右每一位数的计算为2的n-1次方
每一位数的代表数字 为 128 0 0 0 8 0 2 1
转为十进制 最后计算结果为 所有数相加
1+2+8+128=139
计算机底层
IP地址
1.4、八进制
八进制数制系统包括 8个数字：
0、1、2、3、4、5、6、7
八进制数的特点是逢八进一
八进制数（octal number）
（1010）8 1010o
（13241）8
从左至右每一位数的计算为 8^n-1 基数
..... 512x 64x 8x 1x
每一位数的代表数字 为40961 5123 642 84 11
转为十进制 最后计算结果为 所有数相加
4096+1536+128+32+1=5793
1.5、 十六进制
十六进制数制系统包括16个数字：
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F
代表0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15
十六进制数的特点是逢十六进一
十六进制数（Hexadecimal number）：
(1010)16，1010H
（1B2）16
从左至右每一位数的计算为 16^n-1 基数
....4096x 256x 16x 1x
每一位数的代表数字 2561 1611 12
转为十进制 最后计算结果为 所有数相加
256+176+2=464
2、IP地址定义
主机唯一的标识，保证主机间正常通信 （同一局域网下）
一种网络编码，用来确定网络中一个节点
IP地址由32位二进制（32bit）组成（ipv4）
IPv6地址由128位二进制数构成
地址类型 地址范围 特点
A类 0.0.0.0~127.255.255.255 第一位必须是0
B类 128.0.0.0~191.255.255.255 前两位必须是10
C类 192.0.0.0~223.255.255.255 前三位必须是110
D类 不常见忽略
E类 不常见忽略
3、IP地址组成部分
网络部分（NETWORK）
确定网络范围
主机部分（HOST）
确定主机位置
4、IP地址分类
IP地址分为A、B、C、D、E五类，每一类有不同的划分规则
| 地址类型 | 地址范围 | 特点 |
| A | 0.0.0.0~127.255.255.255 | 第一位必须是0 |
| B | 128.0.0.0~191.255.255.255 | 前两位必须是10 |
| C | 192.0.0.0~223.255.255.255 | 前三位必须是110 |
| D | 不常见忽略 | |
| E | 不常见忽略 |
A类地址
组成：网络部分+主机部分+主机部分+主机部分
A类地址范围为0.0.0.0~127.255.255.255，A类地址网络位固定为前8位。
网络位为2^7=128，网络位=2^可变网络位，A类地址首位不能变所以可变网络位为7位。
主机位为2^24=16777216，主机位=2^可变主机位，A类地址24位都可变所以可变主机位为24位
可用主机位为2^24-2=16777214，可用主机位=2^可变主机位-2，减2的原因是由于主机号全位0定义
为网段地址，主机号全位0定义为广播地址不可随便使用。
特点：网络有126个，非常少；但是每个网络中包含的地址数量为2^24个，可用IP地址为2^24 - 2个。
使用场景： 大型网络
B类地址
组成：网络部分+网络部分+主机部分+主机部分
B类地址范围为128.0.0.0~191.255.255.255，B类地址网络位固定前16位
网络位为2^14=16384，网络位=2^可变网络位，B类地址前2位不能变所以可变网络位为14位。
主机位为2^16=65536，主机位=2^可变主机位，B类地址16位都可变所以可变主机位为16位
可用主机位为2^16-2=65534，可用主机位=2^可变主机位-2，减2的原因是由于主机号全位0定义为网
段地址，主机号全位0定义为广播地址不可随便使用。
特点:
网络数量有2^14个，网络中等；每个网络包含的地址数量为2^16个，可用IP地址为2^16 - 2个
使用场景：中型网络
地址类型 私网地址范围
A 10.0.0.0~10.255.255.255
B 172.16.0.0~172.31.255.255
C 192.168.0.0~192.168.255.255
特殊地址 作用
0.0.0.0 可以表示任意IP地址
255.255.255.255 广播地址，多用于服务寻找ip
127.0.0.0~127.255.255.255
回环地址、本机地址，指代本机地址，用来测试本机网卡的
TCP/IP协议是否正确安装
169.254.0.0~169.254.255.255 微软保留地址，无ip时会分配到这段地址。
C类地址
组成：网络部分+网络部分+网络部分+主机部分
C类地址范围为192.0.0.0~223.255.255.255，C类地址网络位固定前24位
网络位为2^21=2097152，网络位=2^可变网络位，C类地址前3位不能变所以可变网络位为21位。
主机位为2^8=256，主机位=2^可变主机位，C类地址8位都可变所以可变主机位为8位
可用主机位为2^8-2=254，可用主机位=2^可变主机位-2，减2的原因是由于主机号全位0定义为网段地
址，主机号全位0定义为广播地址不可随便使用。
特点：网络数量有2^21个，网络最多；每个网络包含的地址数量为2^8个，可用IP地址为2^8 - 2个
使用场景：小型网络
5、地址划分
地址划分按使用范围划分为2类，一类为公网地址，一类为私网地址。
公网地址：收取费用，全球可达且IPV4地址已用完。
私网地址：不收费，小范围内随便使用。
私网地址范围
| 地址类型 | 私欲地址范围 |
| A | 10.0.0.0~10.255.255.255 |
| B | 172.16.0.0~172.31.255.255 |
| C | 192.168.0.0~192.168.255.255 |
特殊地址范围
| 特殊地址 | 作用 |
| 0.0.0.0 | 可以表示任意IP地址 |
| 255.255.255.255 | 广播地址，多用于服务寻找ip |
| 127.0.0.0~127.255.255.255 | 回环地址、本机地址，指代本机地址，用来测试本机网卡的 TCP/IP协议是否正确安装 |
| 169.254.0.0~169.254.255.255 | 微软保留地址，无ip时会分配到这段地址。 |
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