互联网通信原理
ISO/OSI(开放系统互连)的七层模型
注意事项
- 上三层是为用户提供服务的，下四层负责实际数据传输
- 下四层的传输单位 传输层（数据段）、网络层（数据包）、数据链路层（数据帧）、物理层（比特<位>）
- 越上层的设备越智能，能识别当前以下所有协议，越贴近用户；越下层的设备越傻瓜，越贴近硬件
- 数据发送时，数据从上层往下层传输；数据接收时，数据从下层向上层传输
- 数据不能跨层传递，每层之间通过逻辑的接口传递
- 物理层负责实际数据传递，其他层只是逻辑对应
- OSI模型只是理论模型，不能对应实际协议或硬件
局域网
协议
| IEEE 802.3 | 有线局域网协议 |
|---|---|
| IEEE 802.11 | 无线局域网协议 |
常用网络设备
| 路由器（Router） | 用于不同逻辑网段通信 |
|---|---|
| 交换机（Switch） | 用于相同逻辑网段通信 |
交换机分二层交换机和三层交换机
二层交换机：整个交换机只拥有一个MAC地址，此MAC地址不能作为网络访问目标，此MAC只用于交换机之间特殊运算
三层交换机：可以当成是路由器，每个接口拥有一个独立的MAC地址，可以用于网络访问目标
网段
物理网段
如果电脑在不同的物理空间（两个物理空间不能直接相连）或者两个物理空间是通过路由器连接的，我们认为他们不在同一个物理网段之中
逻辑网段
逻辑网段的话比较复杂，他的情况较多
我们首先把地址进行分类，来说明什么是逻辑网段
| IP地址分类 | |
|---|---|
| A类 | IP地址二进制为，必须以0开头 00000001.00000000.00000000.00000000 1.0.0.0 01111111.11111111.11111111.11111111 126.255.255.255 127.0.0.1 本地回环地址 默认子网掩码： 255.0.0.0 |
| B类 | IP地址的二进制位，必须以10开头 10000000.00000000.0000000.00000000 128.0.0.0 10111111.11111111.11111111.1111111 191.255.255.255 默认子网掩码：255.255.0.0 |
| C类 | IP地址的二进制位，必须以110开头 11000000.00000000.0000000.00000000 192.0.0.0 11011111.11111111.11111111.11111111 223.255.255.255 默认子网掩码：255.255.255.0 |
| D类 | IP地址的二进制位，必须以1110开头(组播地址) 11100000.00000000.00000000.00000000 224.0.0.0 11101111.11111111.11111111.11111111 239.255.255.255 |
| E类 | IP地址的二进制位，必须以1111开头（保留） 11110000.00000000.00000000.00000000 240.0.0.0 11111111.11111111.11111111.11111111 255.255.255.255 |
A；IP地址的前一组代表不同的逻辑网段
IP地址后三组代表同一个逻辑网段中，不同的主机
网段 ： 2（7）-2 = 126
主机数： 2（24）-2 = 16777214B：IP地址的前两组代表不同的逻辑网段
IP地址后两组代表同一个逻辑网段中，不同的主机
网段数：2（14） = 16384
主机数：2（16）-2 = 65534C：IP地址的前一组代表不同的逻辑网段
IP地址后三组代表同一个逻辑网段中，不同的主机
网段数：2（21）=2097152
主机数：2（8）-2 = 254
C类IP地址可用子网掩码：
| 子网掩码 | 二进制位数 | 子网数 | 主机数 |
|---|---|---|---|
| 255.255.255.0 | /24 | 1 | 256-2 |
| 255.255.255.128 | /25 | 2 | 128-2 |
| 255.255.255.192 | /26 | 4 | 64-2 |
| 255.255.255.224 | /27 | 8 | 32-2 |
| 255.255.255.240 | /28 | 16 | 16-2 |
| 255.255.255.248 | /29 | 32 | 8-2 |
| 255.255.255.252 | /30 | 64 | 4-2 |
总结：根本目的：是节约IP地址（把完整网段划分成小子网，提高IP地址利用率）降低成本原则：子网掩码必须和IP地址同时出现，否则没有意义作用：和子网掩码1对应的IP地址，代表网络地址位；和子网掩码0对应的IP地址，代表主机地址位可用标准：子网掩码中只要1是连续的，就是正确子网掩码 子网计算公式：网络地址：把IP地址和子网掩码的二进制，按位进行逻辑与运算广播地址：有效子网掩码中，有几个0，就把IP地址的后几位换为1子网个数：有效子网掩码中，有几个1，子网数就是2的几次方主机个数：有效子网掩码中，有几个0，主机数就是2的几次方减2私有IP不需要进行子网掩码划分，公网IP（现在已知IPV4地址有2的32次方，现在是稀缺资源）需要子网掩码划分，在这块使用私有IP就是为了好算
网络通信设备
交换机通信原理
基本功能
交换机用于相同逻辑网段通信，不会分割广播域（广播可以到达的范围），协议MAC地址，数据链路层
1.拓扑图
电脑A封装数据：端口号：Sport：随机端口号（10000以上）：Dport：固定端口号（看个人访问的应用层服务端口号）IP地址：SIP（起始IP地址）：A（已知）DIP（目标IP地址）：B（局域网查询、访问，公网DNS域名查询）MAC地址：SMAC：A（已知）DMAC：B（查询本机MAC地址表）
查询未知MAC地址：电脑（优先级）：查询本机MAC地址表（根据IP地址查找MAC地址）ARP协议（地址解析协议）：已知对方IP地址，不知道对方MAC，利用ARP广播查询MAC地址交换机：查询本机MAC地址表（根据MAC地址查询IP地址）泛洪（泛洪是数据链路层，泛洪的是MAC地址）
路由器通信原理
基本功能
路由器用于不同逻辑网段通信，会分割广播域，协议IP地址，网络层
电脑A封装数据SIP：A（已知）DIP：B（局域网查询、公网DNS）
路由器处理IP的方案 （路由器绝不是通过广播查询未知IP地址）查询路由表（命令查询：route print）：直连网段：不需要特殊配置，给直连网段的相连网卡配置IP地址的同时，直连网段就已经写入路由表非直连网段：静态路由：由管理员手工运算生成非直连网段的路由路径（优点：路由器消耗资源小，转发效率高）（缺点：人不可靠，适合小型网络，适合环境稳定的网络）动态路由：由路由器运算生成路由路径（优点：由路由器运算生成路由路径，适合不同的网络环境）（缺点：动态路由协议不止一种，适合不同的网络学习环境。学习的成本更高）
OSI模型每层功能
