計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（一）——互聯(lián)網(wǎng)層

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，顧名思義，是由若干鏈路組成的，這些鏈路結(jié)點(diǎn)可以是計(jì)算機(jī)，集線器，交換機(jī)或路由器等；網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)之間可以通過路由器進(jìn)行互聯(lián)，這就是互聯(lián)網(wǎng)的由來，而因特網(wǎng)就是最大的互聯(lián)網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)的存在是將許多計(jì)算機(jī)連接在一起，而因特網(wǎng)的存在是將許多網(wǎng)絡(luò)連接在一起；網(wǎng)絡(luò)的主要功能是讓不同的主機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信，實(shí)現(xiàn)大范圍的資源共享；計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信是通過接口來實(shí)現(xiàn)的；

站在用戶的角度思考問題，與客戶深入溝通，找到資中網(wǎng)站設(shè)計(jì)與資中網(wǎng)站推廣的解決方案，憑借多年的經(jīng)驗(yàn)，讓設(shè)計(jì)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，創(chuàng)造個(gè)性化、用戶體驗(yàn)好的作品，建站類型包括：網(wǎng)站設(shè)計(jì)、成都網(wǎng)站建設(shè)、企業(yè)官網(wǎng)、英文網(wǎng)站、手機(jī)端網(wǎng)站、網(wǎng)站推廣、域名注冊、虛擬空間、企業(yè)郵箱。業(yè)務(wù)覆蓋資中地區(qū)。

因特網(wǎng)的組成部分分為邊緣部分和核心部分；邊緣部分為網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)主機(jī)組成，核心部分是由連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成，為邊緣部分的主機(jī)提供服務(wù)；

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的通信是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的通信，人們提出了關(guān)于是各種計(jì)算機(jī)能夠在世界各個(gè)范圍內(nèi)通信的開放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/RM；只要遵循OSI定律的計(jì)算機(jī)，就可以在世界任何一個(gè)地方進(jìn)行通信；OSI的七層協(xié)議由底向上為物理層，數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)層，運(yùn)輸層，會話層，表示層，以及應(yīng)用層；其中運(yùn)輸層是為了協(xié)調(diào)上三層與下三層之間的關(guān)系，上三層是資源子網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了資源共享的功能，下三層是通信子網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信的功能；層次結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了下一層的協(xié)議為上層提供服務(wù)，要實(shí)現(xiàn)本層的協(xié)議，還需要下一層協(xié)議所提供的服務(wù)；OSI的協(xié)議實(shí)現(xiàn)太過復(fù)雜，且運(yùn)行效率太低，層次劃分不夠合理，有些功能在多個(gè)層次中出現(xiàn)，這些都是導(dǎo)致OSI協(xié)議失敗的原因；但這不妨礙我們?nèi)チ私庖幌玛P(guān)于這老牌的通信協(xié)議OSI；

OSI協(xié)議：

物理層：其作用是盡可能的屏蔽掉傳輸媒體和通信手段的差異，使上層的數(shù)據(jù)鏈路層沒有感覺到這些差異；物理層還可以通過使用信道復(fù)用技術(shù)，如頻分復(fù)用，時(shí)分復(fù)用，和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用等，節(jié)省系統(tǒng)資源；

數(shù)據(jù)鏈路層：其主要使用的是點(diǎn)對點(diǎn)通信以及廣播通信，首先將一段數(shù)據(jù)封裝成幀，進(jìn)行透明傳輸處理，進(jìn)行差錯檢測，若無差錯則將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)往網(wǎng)絡(luò)層；

網(wǎng)絡(luò)層：主要是為了網(wǎng)上不同主機(jī)提供通信服務(wù)，以及選擇合適的路由，使從運(yùn)輸層傳下來的數(shù)據(jù)能夠通過合適的路由找到目的主機(jī)；

運(yùn)輸層：屏蔽上三層與下三層的細(xì)節(jié)，上三層不需要理會下三層是如何實(shí)現(xiàn)，反之亦然；起到一個(gè)紐帶的作用；在傳輸層將數(shù)據(jù)分為更小的數(shù)據(jù)段，以此實(shí)現(xiàn)更可靠的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，防止資源狼糞；可以進(jìn)行虛電路機(jī)制，流量控制等功能；

會話層：會話層定義了如何開始結(jié)束一個(gè)會話；

表示層：編碼和解碼，加密和解密，壓縮和解壓縮；表示層是為了統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式；確保某一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用層所發(fā)送的信息能夠正確的理解；

應(yīng)用層：應(yīng)用層是與其他計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的一個(gè)應(yīng)用，他是對應(yīng)應(yīng)用程序的通信服務(wù)；

OSI的七層協(xié)議的概念雖然清楚但卻不夠?qū)嵱?；反之TCP/IP協(xié)議是一個(gè)四層的體系結(jié)構(gòu)，它包含著應(yīng)用層，運(yùn)輸層，網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)接口層；

在這里先講解一下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)層的主要功能；網(wǎng)路層負(fù)責(zé)為不同的主機(jī)傳遞信息，在TCP/IP協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)封裝成IP數(shù)據(jù)報(bào)的形式進(jìn)行傳輸；在網(wǎng)絡(luò)層所具有的協(xié)議有ARP，RARP,ICMP,IGMP；IP協(xié)議需要依賴于ARP與RARP協(xié)議所提供的服務(wù)，而ICMP,IGMP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)需要依賴于IP協(xié)議；

ARP協(xié)議是一種地址解析協(xié)議，將描述范圍的邏輯地址轉(zhuǎn)化為具體描述的物理地址；

RARP協(xié)議則與ARP協(xié)議相反，是將具體描述的物理地址轉(zhuǎn)化為描述范圍的邏輯地址；

IGMP：完成互聯(lián)網(wǎng)多播通信的協(xié)議；

ICMP：用于在IP主機(jī)與路由器之間傳遞控制消息；

IP：

IP地址一共32位二進(jìn)制構(gòu)成，由兩部分組成，網(wǎng)絡(luò)位部分以及主機(jī)位部分，根據(jù)不同類型的IP地址網(wǎng)絡(luò)號與主機(jī)號之間的分配存在變化；

A類IP地址：第一位二進(jìn)制位必須為0，網(wǎng)絡(luò)位有八位，主機(jī)位有24位；

B類IP地址：前兩位二進(jìn)制位必須為10，網(wǎng)絡(luò)位為16位，主機(jī)位為16位；

C類IP地址：前三位二進(jìn)制位必須為110，網(wǎng)絡(luò)位為24位，主機(jī)位為8位；

D類IP地址：前四位二進(jìn)制位必須為1110，網(wǎng)絡(luò)位為32位，通常用于組播通信，不給主機(jī)用；

E類IP地址：前四個(gè)二進(jìn)制位必須為1111，保留用于科學(xué)研究；

IP地址

A類

00000000 00000000 00000000 00000000—011111111 11111111 11111111 11111111

0.0.0.0-127.255.255.255

第一個(gè)8位組全為0的，是無效的IP，因?yàn)槠浔硎菊麄€(gè)IP地址棧；

第一個(gè)8位組，除了第一位以外全部為1，稱為環(huán)回地址；兩者皆非有效地址；

所以A類地址可指派的網(wǎng)絡(luò)位有2^7-2；可指派的主機(jī)位有2^24-2

B類：128.0.0.0~191.255.255.255

10000000.00000000.00000000.00000000

10111111.11111111.11111111.11111111

C類：192.0.0.0~223.255.255.255

11000000.00000000.00000000.00000000

11011111.11111111.11111111.11111111

D類：224.0.0.0~239.255.255.255

11100000.00000000.00000000.00000000

11101111.11111111.11111111.11111111

E類：240.0.0.0~255.255.255.255

11110000.00000000.00000000.0000000

11111111.11111111.11111111.1111111

IP地址適用于點(diǎn)分十進(jìn)制表示法：

1.將32位的IP地址位，以8位為一組，共劃分為4組；

2.每一組之間使用“.”符號進(jìn)行分隔；

3.將每個(gè)8位組轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制表示；

如：10000000 00001011 00000011 00011111

128 11 3 31

IP地址2：

保留地址：不能選擇為其他主機(jī)配置使用的IP地址；

0.0.0.0-0.255.255.255

127.0.0.0-127.255.255.255

自動分配地址段：

169.254.0.0-169.254.255.255

網(wǎng)絡(luò)地址：主機(jī)位全為0的地址；

1.0.0.0：表示一個(gè)范圍的名稱；

廣播地址：主機(jī)位全為1的地址；

1.255.255.255：作為目的地址代表整個(gè)網(wǎng)段中的所有IP地址；

定向廣播地址：往這個(gè)地址發(fā)送數(shù)據(jù)，所有主機(jī)都可收到；

255.255.255.255

IPv4：的地址總數(shù)：2^32=42億9400萬

去除的IP地址：

D類和E類：5億

0和127網(wǎng)段的地址：3500萬

169，254的網(wǎng)段地址：65536

網(wǎng)絡(luò)地址：126+16384+209萬

廣播地址：126+16384+209萬

可以分配給主機(jī)使用的IP地址為36億

為了解決IP地址枯竭的問題，人們采用了私有地址與公有地址轉(zhuǎn)換的方式來提高IP地址利用率，減少IP地址的消耗；

私有地址：可以在不同互聯(lián)網(wǎng)中使用；

公有地址：可以在互聯(lián)網(wǎng)中使用但地址必須唯一；

NAT：地址轉(zhuǎn)換；

SNAT：源地址轉(zhuǎn)化；使用公有IP地址替換私有IP地址，但用戶需要訪問另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)可以通過將私有IP地址轉(zhuǎn)化為公有IP地址進(jìn)行訪問；在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行訪問的公有地址，若想訪問一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，需要將公有地址的外殼換成私有地址，才能在該網(wǎng)絡(luò)中使用；

DNAT：目的地址轉(zhuǎn)換，使用私有IP地址替換數(shù)據(jù)包中的公有IP地址；

IP數(shù)據(jù)報(bào)：

IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式能夠說明IP協(xié)議都具有什么功能，一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成，首部的固定長度共20個(gè)字節(jié)，下面介紹各個(gè)字段的含義；

（1）版本：4位，指IP協(xié)議的版本，通信雙方所使用的IP協(xié)議必須一樣；

（2）首部長度：4位，表示首部的長度，首部長度最少20字，最多達(dá)60字；

（3）區(qū)分服務(wù)：8位，用來獲得更好的服務(wù)；

（4）總長度：16位，表示包括首部的整個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的長度；

（5）標(biāo)識：16位，標(biāo)識數(shù)據(jù)來源以及由哪個(gè)數(shù)據(jù)分片得來的；

（6）標(biāo)志：3位，最低位記為MF標(biāo)志后面是否還有分片，中間位DF標(biāo)志該數(shù)據(jù)段是否不能分片，最后一位無意義；

（7）片偏移：13位，較長的數(shù)據(jù)段通過分組成多個(gè)片，某片在分組中的相對位置；

（8）生存時(shí)間：8位，表明數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中的壽命；

（9）協(xié)議：8位，協(xié)議字段表示該數(shù)據(jù)段使用的是哪種協(xié)議；

（10）首部檢驗(yàn)和：16位，這個(gè)字段只檢驗(yàn)首部，不檢驗(yàn)數(shù)據(jù)部分；每經(jīng)過一個(gè)路由器，都要重新檢驗(yàn)一個(gè)首部檢驗(yàn)和，因?yàn)槭撞靠赡軙l(fā)生變化；

（11）源地址：32位，發(fā)送方地址；

（12）目的地址：32位，接收方地址；

使用IP地址：

使用IP地址進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信，最基本的就是要知道兩個(gè)進(jìn)行通信的主機(jī)的源地址和目的地址，在這里講述一下如何獲得通信雙方的源地址以及目的地址;

源IPv4地址，發(fā)送數(shù)據(jù)的主機(jī)上配置的IP地址；

源IPv4的配置方式：

手動配置：

手動配置必須要對各個(gè)IP地址非常了解，避免IP地址選擇錯誤，這種方式定義的IP地址雖然精確到位，但也容易發(fā)生手誤，這在某些特殊環(huán)境中是不被允許的，所以不建議使用；

自動配置：

BOOTP：啟動協(xié)議，這種協(xié)議下分配的IP地址其周期是永久的，即主機(jī)分配的IP地址永久使用，不更改

但這種情況的弊端也很明顯，那就是浪費(fèi)IP資源，針對目前世界IP地址匱乏的環(huán)境下，這種浪費(fèi)資源的做法并不可??；

DHCP：動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議；這個(gè)協(xié)議下所分配的IP地址,并不是永久分配給一個(gè)主機(jī)使用的，它存在著“租約”協(xié)定，即當(dāng)分配一個(gè)IP地址后，由服務(wù)器給定一個(gè)租約時(shí)間，當(dāng)租約到期時(shí)，視情況而定是否續(xù)租，或者不再使用這個(gè)IP地址；當(dāng)?shù)竭_(dá)租約的50%時(shí)，主機(jī)就會向分配此IP地址的服務(wù)器發(fā)出續(xù)租請求，發(fā)送三次仍沒有回應(yīng)時(shí)放棄，當(dāng)?shù)竭_(dá)租約的87.5%時(shí)，廣播信道，看是否有服務(wù)器能夠提供與當(dāng)前使用的相同的IP地址，若有則建立聯(lián)系，若無則在IP地址租約滿時(shí)，放棄此IP地址，采用其他IP地址；

DHCP協(xié)議客戶端地址的租借過程——四線會話

①客戶端發(fā)送DHCP Discover消息，搜索當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器是否有合適的IP地址給主機(jī)使用；

②接收到DHCP Discover的服務(wù)器查看自身的地址池中是否有合適的IP地址，若有則將該IP地址的信息，封裝到DHCP Offer中發(fā)送給客戶端；

③客戶端接收到的第一個(gè)DHCP Offer的消息作為IP地址的首選，因?yàn)榈谝粋€(gè)到達(dá)的，他的服務(wù)器的效率較高，在續(xù)租時(shí)也會容易些；客戶端接受到后，發(fā)送DHCP request的消息給服務(wù)器，表示可以使用此IP地址；

④提供IP地址的服務(wù)器收到DHCPRequest消息后，將IP地址和對應(yīng)主機(jī)的物理地址臨時(shí)綁定；并且開始租約計(jì)時(shí)；發(fā)生DHCP ACK確認(rèn)消息；不是提供該IP地址的服務(wù)器收到DHCP Request，將該IP地址重新放入地址池中，并給客戶端發(fā)送DHCP NAK消息，非確認(rèn)消息；

配置目的IP地址：

手動解析：在地址欄中直接指定目標(biāo)的IP地址，不過這種形式，要記住幾種常用的IP地址還行，若是大量的IP地址，則明顯不適用；

自動解析：

DNS協(xié)議：使用域名的方式代替IP地址，解析域名獲得其IP地址并跳轉(zhuǎn)；在DNS服務(wù)器上保存在特定的域名和IP地址的映射關(guān)系；可以完成地址解析的任務(wù)；

正向解析協(xié)議：將域名解析成IP地址進(jìn)行跳轉(zhuǎn)；

反向解析協(xié)議：將IP地址解析成域名進(jìn)行跳轉(zhuǎn)；

DNS解析的結(jié)果會還存在本地服務(wù)器中，需要我們網(wǎng)卡配置中開啟才可使用；

網(wǎng)站標(biāo)題：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（一）——互聯(lián)網(wǎng)層
文章源于：http://bm7419.com/article14/ijhcge.html

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