主要记录 主机传输数据封装与解封装的过程 TCP的三次握手和四次挥手 子网掩码的划分 DNS协议原理

第一部分 数据的封装与解封装

数据的封装过程

    应用层
    表示层    --- data
    会话层
    传输层    --- TCP/UDP 头部信息（目标端口 源端口） + data
    网络层    --- IP头部信息（目标IP 源IP） + TCP/UDP 头部信息（目标端口 源端口） + data 
    链路层    --- MAC头部信息（目标mac 源mac）+ IP头部信息（目标IP 源IP） + TCP/UDP 头部信息（目标端口 源端口） + data
    物理层    --- bit流 0101010101010101010101
    网卡      --- 调置 bit流---高低电压

数据解封装的过程

    网卡      --- 解调 高低电压---bit流 
    物理层    --- bit流 0101010101010101010101
    链路层    --- MAC头部信息（目标mac 源mac）+ IP头部信息（目标IP 源IP） + TCP/UDP 头部信息（目标端口 源端口） + data
    网络层    --- IP头部信息（目标IP 源IP） + TCP/UDP 头部信息（目标端口 源端口） + data
    传输层    --- TCP/UDP 头部信息（目标端口 源端口） + data
                  netstat  -lntup|grep 目标端口
    应用层    --- data

2.当A主机访问B主机的服务，封装与解封装的详细过程

封装过程
说明：    1.当PC01要访问PC02的22端口时，应用层的数据按照TCP/IP模型在传输层封装=TCP的头部+源端口（1000，随机）+目的端口（22）。
          2.到达网络层进行封装，源ip（自身IP）+目的IP（02.02，对端IP)。
          3.到达数据链路层进行封装，源MAC(自身MAC)，目的MAC(##为网关的MAC地址，因为到达不同网段要通过网关，所以封装的是网关的MAC##)。
          4.最终到达物理层变为高低电压，通过网线进行传输。 

解封装过程
说明：到达路由器之后
1.路由器进行进行拆包，拆到二层的时候看源目MAC地址
  可以看到目的MAC是访问路由器的eth0的接口。
2.继续拆包，拆到网络层看访问的IP是02.02，在路由器的路由表中。可以进行转发。
3.转发之前先进行封装，数据链路层将源MAC变为eth1的mac地址,目的mac因为不知道先进行全F封装。
4.从Eth1口出去以后变为高低电压的模式。
5.因为Eth1的目的mac为广播的形式，在同一网段的进行广播，收到广播的主机进行拆包。
  当拆到网络层的时候看到目的IP为自己的IP时，进行完成上一层的解封装。完成访问。

从PC02到PC01回包的过程

说明：
1.传输层：TCP包头+源端口（自己）+目的端口（1000）+date
2.网络层：源IP（自己）+目的IP（pc01）+date
3.数据链路层：源MAC(自己)+目的（网关的MAC）
4.变为高低电压从网线传输出去

到达路由器：
1.进行拆包，到达数据链路层，查看目的MAC为自己的eth1口，是访问自己。
2.继续进行拆包，到达网络层，查看访问的IP为路由器路由表中的网段，可以进行转发。
3.路由器进行封装，将源MAC变为eth0的mac地址，目的MAC为pc01的mac,(因为之前PC01已经发包到达PC02,所以知道PC01的mac,所以不需要进行广播了)
4.pc01收到回包之后逐渐进行解封装，至此，双方完成通信。

第二部分 ARP协议

ARP协议

1.当两台主机通信时，在二层封装的时候，无法得知对端的mac地址，这时需要通过arp地址解析协议去得知对端的mac地址，当对端的主机进行ARP回包的时候，来完成二层mac的封装。
2.当主机连接交换机的时候，当PC01封装成ARP的包，源目地址为已知，源MAC为自己，目的MAC为交换机连接的接口。
3.到达交换机的时候，交换机拆包后进行arp广播，每台主机都收到了ARP的广播后，正确的主机拆包后得到ARP的请求包。
4.正确的主机会回复ARP的响应包。arp+源目IP+源目MAC（注不是交换机接口的MAC，而是ARP主机请求的MAC）。主机且会生成一个ARP表。
5.此时交换机也会生成一个MAC表。（主机1的IP和主机1MAC，主机2的IP和主机2的MAC）经过几次广播以后，交换机的MAC表会完善起来。
6.交换机回包回到主机01后，主机也会记录一个arp的表。（最后所有的主机都会完善自己和其他主机通讯过的ARP表。）
7.没通信过的主机也会记录之前其他主机的MAC地址。

ARP协议原理：
1. 发送arp请求包 获得arp响应包 --- 获得主机mac地址
2. 建立arp表 建立主机ip地址和mac地址对应关系
3. 减少交换网络中广播包产生

ARP表生成方式：
动态生成： 1个小时 清空  2个小时
自动发送广播包，动态完善arp表
缺点：会重新发送广播包
优点：可以实时更新arp信息
应用场景：办公室 教室

静态配置： 添加  删除
手工添加
缺点： 不能实时更新arp信息，影响通讯
优点： 基本上杜绝了广播包的产生
应用场景：机房IDC  设备不会经常变化

第三部分 TCP的三次握手和四次挥手

TCP协议：传输控制协议 面向连接网络协议 可靠传输
UDP协议：用户报文协议 无连接网络协议 不可靠(注重传输效率)

1.TCP的报文结构

image

注意：主要了解源目端口，ACK，SYN，FIN。
控制位：
syn =1 请求建立连接
fin =1 请求断开连接
ack =1 发送确认信息

2.为什么端口号是1-65535

因为端口占用的bit位是0-15 所以6是2的16的次方。65536 但是0是TCP和UDP不识别的端口号所以为65535。

3.TCP三次握手的过程

 三次握手过程：
    第一次握手：客户端    发送TCP报文            （syn seq=X）
    第二次握手：服务端    接收TCP报文              发送TCP报文（syn ack ACK=X+1 seq=Y）
    第三次握手：客户端    接收TCP报文              发送TCP报文（ack seq=X+1 ACK=Y+1）

4.四次挥手的过程

四次挥手

注：四次挥手不一定是客户端先发起的

四次挥手过程（也有三次挥手的状态，未等到服务端的ACK状态，直接等到了服务端的fin状态。）：
    第一次挥手：客户端    发送TCP报文（fin ack）
    注:ack 为之前连接的ack确认。
    第二次挥手：服务端    接收TCP报文    发送TCP报文（ack）
    第三次挥手：服务端    发送TCP报文（fin 再确定断开 ack 过程确认）
    第四次挥手：客户端    发送TCP报文（ack）

5.TCP的11种状态

TCP的五种状态

六种状态

五种状态

1.当客户端和服务端开始都为关闭的时候为CLOSED(1)状态
2.当服务端启动好服务以后为LISTENING(2)状态，别人访问才能接收。
3.当客户端发送完SYN后变为SYN_SENT(3)状态。
4.服务端收到syn会完成第二次握手的过程 变为(4)SYN_RCVD状态
5.客户端接收到服务端发送的SYN ack后，再发个ACK的确认，变为(5)ESTABLISHED的状态。
6.当收到客户端的fin后，服务端由原来的ESTABLISHED的状态变为CLOSE_WAIT(6)
7.客户端发完FIN后变为FIN_WAIT1（7）的状态，等待接收服务端的ACK状态。
8.客户端接收到服务端的ACK以后，会变为FIN_WAIT2（8）的状态。
9.当客户端收到FIN第三次挥手的过程后，客户端会发送ACK，变为TIME_WAIT（9）的状态。
10.服务端发完FIN后会变为CLOSE_WAIT（10）的状态
11.当收到客户端的ACK之后，服务端会变为LAST_ACK(11)的状态。

第四部分 IP地址的子网划分

举例：192.16.4.0/27
问题：可以有几个子网 子网掩码 每个子网主机范围

    1. 子网个数：2的n次方 n表示借用多少个主机位变为子网位
    2. 网络地址：主机位全为0的地址
    3. 广播地址：主机位全为1的地址   
分析：占用了3个主机位
所以子网的个数为2的3次方 8个子网
每个子网的范围的块大小是 256-224=32

第五部分 DNS协议的原理

DNS协议解析图

DNS domain name system 域名解析系统 帮助人类将域名解析为IP
IP地址是网络通讯时要使用的地址
域名访问网站记录网站服务器名称

解析原理：当一台主机要访问一个网站时（jd.com),本地查询解析关系，是否有对应的解析关系。去查DNS缓存（之前之前有记录）。
#ipconfig/displaydns 去查看
2.如果没有还会去本地的hosts去找 C:\Windows\System32\drivers\etc
#linux /etc/hosts 查找
3.去本地localdns服务器（网卡里都已经配置完毕）114.114.114.114（江苏电信） 223.5.5.5（阿里） 180.76.76.76（百度）。
如果DNS服务器有解析记录的话就返回给主机，解析完成。
4.如果没有localdns服务器会继续往上走，去请求根域名服务器。（全球只有13台）。
#域名结构：www.oldboy.
#.代表根域名服务器    .com .cn 一级域名申请的域名
#.jd.com .baidu.com   二级域名服务器
5.本地域名服务器请求根域名服务器是否知道jd.com的对应IP地址是什么
6.根域名服务器不知道，可以去请求一级域名服务器是否知道。一级域名不知道的时候去请求二级域名服务器。
7.二级域名知道可以查到jd.com，并能对应解析IP地址。
#一个域名和一个ip地址的记录，叫做A记录。
8.把记录信息告知给localdns服务器，localdns会在本地缓存一份，以免下次还要进行同样的解析。
9.再将A记录发送给主机，主机也会缓存一份。以免下次再进行查询。
10.主机得到IP地址，然后进行封装，把数据包发送给本地的路由器，路由器和互联网连接。
11.最终会发送到京东的网站上，京东网站再进行回复，最终会访问到京东。
#递归查询：直接找localdns进行查询
#迭代查询：中间会经过很多服务器进行查询。