网络基本常识总结

数据与共享 2023-06-11

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一、基本概念总结

1.计算机网络

以能够相互共享资源（硬件、软件、数据等）的方式互联起来的多台自治计算机系统的集合。互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的自治计算机。集合是指联网计算机必须遵循相同的网络协议实现资源共享。

2.因特网

也称互联网，它是网络的网络。网络把许多计算机连接在一起，因特网则把许多网络连接在一起。连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。

3.端系统通信

主机 A 和主机 B 进行的通信，也称计算机之间通信。实际上是指运行在主机 A 上的某个程序和运行在主机 B 上的另一个程序进行通信。即主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信。

4.路由器

路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。

5.交换模式

早期广域网的通信子网数据交换方式中，可采用电路交换和存储转发交换。存储转发交换主要采用分组交换形式，包括数据报和虚电路两种分组交换方式。

6.电路交换

提供面向连接的服务，资源独占。通信实时性强，适用于交互会话类通信；但是存在对突发性通信不适应，系统效率低，不具备存储数据、差错控制的能力，无法发现和纠正传输过程中发生的差错。

7.吞吐量

吞吐量表示在单位时间内通过某个网络或信道的数据量。

二、网络体系结构

计算机网络体系结构是层次结构模型和各层协议的集合。

1.OSI网络的七层结构

①物理层、②数据链路层、③网络层、④传输层、⑤会话层、⑥表示层、⑦应用层。

2.TCP/IP四层网络模型

①应用层、②传输层、③互联层主机、④网络层。

OSI模型的优缺点

优点：开放的标准化接口，多厂商兼容性，理论清晰。缺点：模型复杂，实现困难。会话层在大多数应用中很少用到，表示层几乎是空的。

TCP/IP模型的优缺点

优点：简单、高效。缺点：网络接口层定义不清楚。

3.五层协议的网络体系结构

物理层：透明地传送比特流。

数据链路层：在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧frame为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。

网络层：选择合适的路由，使发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。

运输层：向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端服务。

应用层：直接为用户的应用进程提供服务。

三、IPv4

IPv4的地址长度是32bit，用点分十进制表示。一般采用x.x.x.x格式来表示，每个x是8bit，取值范围0~255。

IP地址由网络号和主机号两部分构成。

1.A类地址

IP地址构成：0 + 网络号(7bit) + 主机号(24bit)
网络数量：128个网络（2^7=128）
取值范围：0.0.0.0~127.255.255.255
举例：一个A类地址网段13.0.0.0 ~ 13.255.255.255
【A类地址】– 特殊网络
0.0.0.0   ~ 0.255.255.255  （IEEE保留的地址，不进行分配）
10.0.0.0  ~ 10.255.255.255 （专用的私有地址）
127.0.0.0 ~ 127.255.255.255（用于回送地址测试，如本地测试127.0.0.1）

2.B类地址

IP地址构成：10 + 网络号(14bit) + 主机号(16bit)
网络数量：16384个网络（2^14=16384）
取值范围：128.0.0.0 ~ 191.255.255.255
举例：
一个B类地址网段：130.55.0.0 ~ 130.55.255.255
每个网络中的主机数量：2^16 – 2 = 65534– 特殊网络
172.16.0.0~172.31.255.255（专用的私有地址）。

3.C类地址

IP地址构成：110+网络号(21bit)+主机号(8bit)；
网络数量：2097152个网络（2^21=16384）
取值范围192.0.0.0  ~ 223.255.255.255
举例某一个C类地址网段：
210.46.10.0 ~ 210.46.10.255 
每个网络中的主机数量：2^8 – 2 = 254 – 特殊网络
192.168.0.0~192.168.255.255（专用的私有地址）

4.子网的基本概念

提出背景：标准分类的IP地址在分配使用时浪费严重。

子网技术：允许将网络划分成多个部分供内部使用，但是对于外部网络仍然像一个网络一样。子网技术将某一个A类网段、B类网段或C类网段，再划分成多个子网，每个子网形成单独的网络，有效解决IP地址浪费问题。

5.子网的地址结构

三级地址结构：网络号+子网号+主机号，在标准分类的主机号部分通过借位实现子网号，从而进行子网的划分。

6.子网掩码

定义：子网掩码subnet mask，也称子网屏蔽码，用来标识一个IP地址在哪一个子网内。子网掩码中网络号和子网号对应的二进制位都为1，主机号都为0。

没有划分子网的情况：即标准分类的IP地址，其掩码结构如下：

IP不足，并且为了避免IP浪费，所以要划分子网。

四、IPv6

由于IPv4最大的问题在于网络地址资源不足，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。IPv6的地址长度为128位，是IPv4地址长度的4倍。于是IPv4点分十进制格式不再适用，采用十六进制表示。

IPv6有3种表示方法如下：

1.冒分十六进制表示法
格式为X:X:X:X:X:X:X:X,其中每个X表示地址中的16b，以十六进制表示，
ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789
这种表示法中，每个X的前导0是可以省略的，例如：2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A→ 2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A


2.0位压缩表示法
在某些情况下，一个IPv6地址中间可能包含很长的一段0，可以把连续的一段0压缩为“::”。
但为保证地址解析的唯一性，地址中”::”只能出现一次，例如：
FF01:0:0:0:0:0:0:1101 → FF01::1101
0:0:0:0:0:0:0:1 → ::1
0:0:0:0:0:0:0:0 → ::


3.内嵌IPv4地址表示法
为了实现IPv4-IPv6互通，IPv4地址会嵌入IPv6地址中，
此时地址常表示为：X:X:X:X:X:X:d.d.d.d，前96b采用冒分十六进制表示，
而最后32b地址则使用IPv4的点分十进制表示，
例如::192.168.0.1与::FFFF:192.168.0.1就是两个典型的例子，注意在前96b中，压缩0位的方法依旧适用。

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子网划分地址通信 ipv4

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