计算机网络day2

2022.2.20，这一周还是没咋学习，第一次连续加了三天班，每天九点五十到家只想躺床上炉石下棋了，下周开始尝试抽点时间出来，继续加油

一。简单分层结构

目前主要的结构为tcp/ip体系结构。从上到下依次为:应用层、传输层、网络层、接口层。
应用层
主要使用http、DNS、smtp协议
传输层
主要使用tcp、udp协议
网络层
主要使用ip协议
接口层
无协议，主要是提供接口与其他网络互联
总结
网络层的ip协议可使不同的网络接口互联，提供互联服务给tcp/udp协议。tcp为应用层协议提供可靠传输服务(比如http协议),udp则提供不可靠传输服务。
tcp提供服务时会建立可靠连接，udp则只管发送数据包。

二。复杂分层结构

第一节中的接口层，可以被拆分为物理层和数据链路层。从上到下讲起
应用层
在该层主要会组装通信内容，比如我要请求什么、我携带了什么(http出入参)，组装为http报文
传输层
给http报文添加首部，标识是哪个进程(端口),组装为tcp报文
网络层
给tcp报文添加首部，标识目标主机地址(ip地址),组装为分组。到这里，ip:port和请求数据就出现了。
数据链路层
为分组添加首部，标识目标节点(mac地址)；添加尾部，用于校验数据正误。组装为帧
物理层
将帧转为信号(比特流)，发送到网络中
目标主机接收到信号后，会从下到上，在应用层最终解出http报文，完成操作，在从上到下封装为信号，发送回去，自此完成通信

三。通信原理简解

本节源于看数据链路层的时候，不明白为啥网络层有一个地址后，数据链路层又给了一个地址，由此引出了路由器、交换机等概念。
交换机
主要工作在数据链路层，内部维护mac地址–端口的映射表，解析比特流得到帧首部后，查询映射表，将帧再转为信号从对应端口发出去。
路由器
主要工作在网络层,本身拥有独立的mac地址，会连接多个交换机，可以将交换机的数据转发给其他交换机或路由器。一个路由器与其连接的交换机其实就构成了一个局域网。
路由器内会维护目的ip地址–子网掩码–端口的映射表。
ARP
第一次通信时，有对方IP地址但是没有目标MAC地址，该PC就会在网络层启动ARP协议生成一个ARP报文“我叫1.1，我的MAC是AA；谁是1.3，你的MAC是多少？”，该PC把报文广播出去，到交换机加上帧头帧尾。帧头的目标MAC是12个F进行广播，报文变为广播请求报文。交换机看到12个F就进行广播，所有人都收到。被广播接收方拿下帧头帧尾再查看3级ARP报文，看问的是谁，其他PC和网关发现找的不是自己就丢弃不给回应。
　　正确接收方接收到发现问的就是自己，就会给个回应，把自己的MAC地址写进去。因为知道是谁问的，所以此时回应不需要广播，这叫ARP单播应答。 PC收到单播应答后，就获取到对方MAC地址。并在自己电脑上生成ARP缓存表，该缓存表内就是别人的IP和别人的MAC地址。
　　如果路由器发现找的不是自己，不会再继续转发继续广播。交换机控制不了广播，路由器是天然控制二层广播的设备。广播到路由器永远出不去。
　若想找和自己不在一个网段的用户，目标IP与自己不在同一个网段，就先找网关。广播报文就是“我是1.1，我的MAC地址是AA；谁是1.254，你的MAC地址是多少”，同理便获得网关的ARP缓存表。路由器专门根据目标IP进行路由
通过获取网关MAC地址，把信息成功地送到网关。再由网关把信息路由出去。

1. 当一个信号从源主机发出后，它将到达默认网关–第一个路由器
2. 第一个路由器解析信号获得ip地址后，将其与路由表中的每一项的子网掩码进行与运算，如果运算结果与路由项地址匹配，则根据下一跳地址转发。如果下一跳地址为直连地址，则通过当前端口转发，如果不是，查找下一跳地址对应的路由项(迭代查找)，直到找到的路由项的下一跳地址就是直连地址。如果两个路由项的目的地址都匹配，选择子网掩码最长的那个。如果第一次就没有任何路由项能匹配，则丢弃，但是如果配置了缺省路由项，则根据缺省路由项转发。
3. 数据到达一个端口后，端口根据arp协议解析ip地址，得到下一个mac地址，然后转发到该mac地址。首先检查ARP缓存表中是否有下一跳的MAC，如有则重新封装出去；如没有，则发送ARP请求广播报文获取下一跳的MAC，并记录到ARP缓存表中，再重新封装数据帧发送出去
4. 第二、三。。。。N个路由器接收到数据后，重复该过程
5. 直到路由器转发给了它这个局域网内的一个交换机，交换机再查询mac地址表，转发给主机上的某个网卡。

子网掩码
由四段十进制数组成
255.0.0.0
255.255.0.0
255.255.255.0
255.255.255.255
最右边的十位数表示可用主机数(主机编号)，前三个十位数表示可用ip地址
通常，子网掩码越长(从左到右越大)，能匹配的范围就会越小，就会越精确。