计算机网络基础

计算机网络的学习路线就是围绕计算机网络协议

把不同地理位置或着独立功能的计算机通过通信设备和线路连接起来，再通过协议实现资源共享和信息交换。

通信设备

连网的设备

• 路由器
• 交换机
• 网卡
• 集线器

通信线路

传输数据的路

• 网线
• 光纤
• 无线信号（Wi-Fi）
• 网络协议
  • TCP/IP标准网络协议
  • 使得使用不同通信协议之间的网络得以通信 TCP/IP 是互联网的标准协议，负责数据传输和网络通信。

网络层次划分（TCP/IP模型）

一、应用层

用户使用的层面

• DNS域名系统：把一个域名转化成IP地址（人记得的名字 -> 机器认识的名字）。如果网页无法打开可能就是DNS解析失败
• HTTP/HTTPS： 网页浏览协议
• FTP：文件传输协议

二、传输层

数据如何传输，主要有两个协议：

• TCP：可靠但慢。建立连接需要三次握手：第一次发送方询问，第二次接收方同意，第三次确认收到同意，然后开始发送数据包。
• 慢的主要原因
• UDP：无连接，直接发送数据包，适合视频会议、直播，丢了几个包不影响，重传反而更卡

端口：IP地址是公司地址，端口则是负责接收数据的部门

三、网络层

寻址和路由，传输线路

IP地址：设备的网络门牌号 子网掩码：区分网络位和主机位

路由：数据包的路径选择

• 静态路由：管理员手动指定
• 动态路由：路由器之间相互学习，形成的路

网关：本质上就是路由器。内网到外网的出口，外网响应回来的入口。转发到外网要经过网关，接收之前要经过网关

三层设备：工作在网络层，典型设备是路由器、三层交换机。它能：

• 连接不同的IP网段
• 根据IP地址做路由选择（查路由表）
• 作为网关，让内网设备访问外网
• 与二层设备的区别：二层只看MAC，在同一局域网内工作；三层看IP，在不同网络之间工作。

四、网络接口层

负责物理传输，网线、光纤、Wi-Fi怎么传输比特流

以太网：在局域网内设备通讯依靠的协议

• MAC地址：每个网卡出厂时烧录的唯一物理地址，MAC 地址出厂唯一，但在软件层面可以被修改（MAC spoofing）
• ARP协议：已知对方IP，想知道对方MAC时使用的协议，对方的回应会记录在ARP的缓存表里
• 交换机：二层设备，根据MAC地址发送数据。它维护一个MAC地址表，知道哪个MAC接在哪个端口，数据就直接发送过去，而不是像集线器那样全网广播 二层设备：工作在网络接口层，只根据MAC地址转发数据，典型设备是交换机。它不关心IP，所以不能连接不同网络，只能在一个局域网内部工作。

边缘/安全技术（工作在上述各层之间）

VLAN虚拟局域网：一台物理交换机上，划分出多个逻辑隔离的网络。例如公司财务部和行政部插在同一个交换机上，但是通过VLAN隔开，相互隔离不能访问，提高安全性、减少广播

NAT网络地址转换：解决IPv4地址不够用的问题。内网设备用私有地址上互联网，在路由器上会转换为公网地址

VPN虚拟专用网络：在公网上建立一条加密隧道，使得远程办公可以像在办公室内网一样访问资源

防火墙：按规则检测流量，决定放行还是拦截设备 防火墙通常部署在网络边界（网关位置）， 可能与路由器集成，也可能是独立设备，允许谁进入，禁止谁出去

DHCP动态主机配置协议：主动给新接入的设备分配IP地址、网关、DNS。员工上班连接Wi-Fi不用手动配IP就能上网，就是DHCP在后台运作