七层模型-局域网-TCPIP协议族
网络功能和分类
功能：数据通信、资源共享、管理集中化、实现分布式处理、负载均衡
性能指标：速率、带宽（频段宽度或传送线路速率）、吞吐量、时延、往返时间RTT、利用率
非性能指标：费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性、可升级性、易管理性和可维护性。
网络分类
按分布范围划分
局域网
城域网
广域网
按拓扑结构划分
- 总线型
- 星形
- 环形
- 树形
- 分布式
通信技术
传输介质：有线、无线
信道：物理信道、逻辑信道；多路复用技术、多址技术；
新一代移动通信技术，5G：服务化架构、网络切片。
计算机网络体系结构与参考模型
ISO七层模式：设计复杂过于详细，滞后性设计时五层网络已成型，七层/五层用于学术研究，现因特网大部分基于TCP/IP四层模型。
- 物理层
- 数据链路层
- 网络层
- 传输层
- 会话层
- 表示层
- 应用层
局域网和广域网协议
以太网协议：IEEE 802.3
WLAN标准：IEEE 802.11（无线局域网）
以太帧结构：
| DMAC | SMAC | Length/Type | DATA/PAD | FCS |
|---|
上图依次为：目的MAC地址、源MAC地址、长度/类型、数据填充、校验。
最小帧长:64字节。
TCP/IP 协议
网络协议三要素：语法、语义、时序
网络层协议
IP：网络层最重要的核心协议，在源地址和目的地址之间传送数据报，无连接、不可靠。
ICMP：因特网控制报文协议，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。
IGMP：网络组管理协议，允许因特网中的计算机参加多播，是计算机用做向相邻多目路由器报告多目组成员的协议，支持组播。
ARP和RARP：地址解析协议，ARP是将IP地址转换为物理地址，RARP是将物理地址转换为IP地址。
传输层协议
TCP：整个TCP/IP协议族中最重要的协议之一，在IP协议提供的不可靠数据数据基础上，采用了重发技术，为应用程序提供了一个可靠的、面向连接的、全双工的数据传输服务。一般用于传输数据量比较少，且对可靠性要求高的场合。
UDP：是一种不可靠、无连接的协议，有助于提高传输速率，一般用于传输数据量大，对可靠性要求不高，但要求速度快的场合。（音视频等）
应用层协议
应用层协议:基于TCP的FTP、HTTP等都是可靠传输。基于UDP的DHCP、DNS等都是不可靠传输。
基于TCP
FTP：可靠的文件传输协议，用于因特网上的控制文件的双向传输。HTTP:超文本传输协议，用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。使用SSL加密后的安全网页协议为HTTPS。
SMTP/POP3：简单邮件传输协议，是一组用于由源地址到目的地址传送邮件的规则，邮件报文采用ASCII格式表示。
Telnet：远程连接协议，是因特网远程登录服务的标准协议和主要方式。
基于UDP
TFTP：不可靠的、开销不大的小文件传输协议。
SNMP：简单网络管理协议，一组网络管理的标准协议，包含一个应用层协议、数据库模型和一组资源对象。该协议能够支持网络管理系统，用于监测连接到网络上的设备是否有任何引起管理师行关注的情况。
DHCP：动态主机配置协议，基于UDP，基于C/S模型，为主机动态分配IP地址，有三种方式固定分配、动态分配、自动分配。
DNS：域名解析协议，通过域名解析出IP地址。
TCP协议的建立和断开
可视化过程：https://www.easy-tcp-analysis.tools/console/sharecase/details/8d7c5d498f8e4699a02ad42761a51516
TCP头部的规范定义：
三次握手：建立连接
（x=client_isn,y=server_isn）isn：随机初始序号
ACK：用于指示确认字段中的值是有效的。
SYN、FIN：用于连接的建立和拆除。
seq：序号
ack：确认号
表格记忆口诀：0变新，非0加1，加1不变
| SYN | ACK | seq | ack |
|---|---|---|---|
| 1 | 0 | client_isn | 0 |
| 1 | 1 | server_isn | client_isn+1 |
| 0 | 1 | client_isn+1 | server_isn+1 |
四次挥手：关闭连接
| FIN | ACK | seq | ack |
|---|---|---|---|
| 1 | 0 | u | 0 |
| 0 | 1 | v | u+1 |
| 1 | 1 | w | u+1 |
| 0 | 1 | u+1 | w+1 |
常用协议和端口
| 类型 | 范围 |
|---|---|
| 服务器端使用端口号 （熟知/系统端口号，IANA公示） |
0~1023 |
| 登记端口号（IANA登记） | 1024~49151 |
| 客户端使用端口号 | 49152~65535 |
开发应用时自定义端口尽量不要用49151以上的端口，避免占用冲突。
| 熟知端口号 | 服务 |
|---|---|
| 20 | FTP文件传输协议（数据） |
| 21 | FTP文件传输协议（控制） |
| 23 | Telnet终端仿真协议 |
| 25 | SMTP简单邮件发送协议 |
| 53 | DNS域名服务器 |
| 67 | DHCP（服务端） |
| 68 | DHCP（客户端） |
| 69 | TFTP简单文件传输协议 |
| 80 | HTTP超文本传输协议 |
| 110 | POP3服务器（邮箱接收服务器） |
| 161 | SNMP（轮询） |
| 162 | SNMP（陷阱trap） |
| 443 | HTTPS（以安全为目标的 HTTP 通道） |
交换技术
数据在网络中转发通常离不开交换机。人们日常使用的计算机通常就是通过交换机接入网络的。
交换机功能包括
集线功能：提供大量可供线缆连接的端口达到部署星状拓扑网络的目的。
中继功能：在转发帧时重新产生不失真的电信号。
桥接功能：在内置的端口上使用相同的转发和过滤逻辑。
隔离冲突域功能：将部署好的局域网分为多个冲突域，而每个冲突域都有自己独立的带宽，以提高交换机整体宽带利用效率。
交换机需要实现的功能
- 转发路径学习：根据收到数据帧中的源 MAC 地址建立该地址同交换机端口的映射，写入MAC地址表中。
- 数据转发：如果交换机根据数据帧中的目的 MAC 地址在建立好的 MAC 地址表中查询到了就向对应端口进行转发。
- 数据泛洪：如果数据帧中的目的MAC 地址不在MAC 地址表中，则向所有端口转发，也就是泛洪。广播帧和组播帧向所有端口（不包括源端口）进行转发。
- 链路地址更新：MAC 地址表会每隔一定时间（如300s）更新一次。
路由技术
路由功能由路由器来提供，具体包括
- 异种网络互连，比如具有异种子网协议的网络互连:
- 子网协议转换，不同子网间包括局域网和广域网之间的协议转换:
- 数据路由，即将数据从一个网络依据路由规则转发到另一个网络:
- 速率适配，利用缓存和流控协议进行适配:
- 隔离网络，防止广播风暴，实现防火墙;
- 报文分片和重组，超过接口的MTU 报文被分片，到达目的地之后的报文被重组:
- 备份、流量控制，如主备线路的切换和复杂流量控制等。
路由器工作在OSI七层协议中的第3层，即网络层。其主要任务是接收来源于一个网络接口的数据包，通常根据此数据包的目地址决定待转发的下一个地址（即下一跳地址）。路由器中维持着数据转发所需的路由表，所有数据包的发送或转发都通过查找路由表来实现。这个路由表可以静态配置，也可以通过动态路由协议自动生成。
一般路由协议可分为两类：
内部网关协议（IGP）、外部网关协议（EGP）。
网络建设工程三阶段
网络规划、网络设计、网络实施
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