一、计算机网络参考模拟

1、OSI七层模型
七层模型讲述了一个事物的内在
①就比如享用牛奶的人无比了解其生产过程
②就比如使用网络的人未必知道数据的传输过程

2、OSI七层模型：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层
分层：功能
应用层：网络服务与系统用户的一个接口（本地计算机）（电信号的方法进行传递）
表示层：数据的表示.安全.压缩（本地计算机）（数据帧）
会话层：建立.管理.中止会话（本地计算机）（数据包）
传输层：定义传输的协议端口号，以及流控和差错效应（防火墙）（字段）
网络层：进行逻辑地址的寻找，实现不同网络的路径选择（路由器）（）
数据链路层：建立逻辑连接、进行硬件地址的寻找、差错效应的功能（交换机）（）
物理层：建立、维护、断开物理连接（网卡）（）

3、运维工作证一般使用tcp/ip协议簇(cu)模型
tcp/ip五层模型：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

二、封装与分解网络模型

1、按照模型的封装过程：
应用层产生数据向外传输，经过传输层，由传输层(防火墙)封装TCP头部，TCP头部包括了源端口(发送数据的端口)和目标端口(接受数据的端口)；穿过传输层到达网络层，由网络层(路由器)封装IP头部，IP头部包括源IP头部 (本地IP)和目标IP头部(目标IP)；穿过网络层到达数据链路层，由数据链路层(交换机)封装MAC头部，MAC头部包括源MAC头部(本地的MAC)和目标MAC头部(目标的MAC)，最后经过物理层(网卡)以电信号的形式传出。
2、分解过程：
同层设备只能读取同层头部信息，不能修改，穿过某层，穿过后修改
数据从物理层(网卡)流入，经过数据链路层(交换机)读取MAC头部，经过网络层(路由器)读取IP头部，最终到达用户界面。

三、了解TCP和UDP的协议

1、TCP/IP的传输层协议：
TCP协议(传输控制协议)(Transmisson Control Protocol)
UDP协议(用户数据报协议)(User Datagram Protocol)

2、TCP/IP的特点：
①协议一般分为：双工协议、半双工协议、单工协议。
双工协议：像打电话一样，可以相互通信
半双工协议：像对讲机一样，可以通信，但是不能同时通信
单工协议：单工协议像大喇叭一样，只能接收不能回复
②TCP和UDP特点：
tcp协议特点：面向连接，进程到进程，可靠（基于三次握手和四次挥手原理）的双工协议
udp协议特点：无连接，不可靠，单工协议，特点是快，效率高

四、三次握手四次挥手

Client（客户端）
Server（服务器）
ESTABLISMED（正在建立连接）ESTABLISHED的意思是建立连接。表示两台机器正在通信。
SYN_SENT（请求连接）SYN_SENT状态表示请求连接
LISTEN（）
FIN_WAIT（主动关闭ACK的一种状态）
CLOSE_WAIT（主动关闭/网络异常导致断开连接）此时我方要调用close()来使得连接正确关闭
TIME_WAIT（主动断开连接）我方主动调用close()断开连接，收到对方确认后状态变为这个
LAST_ACK（被动关闭ACK的一种状态）

SYN（发送一个新连接）（建立链接的请求）
FIN（释放一个连接）（断开连接的请求）
ACK（确认序号）（确认发送过来的序号）
seq（随机生成序号）（发送随机生成序号）
ack（随机序号回复）（回复发送过来的随机序号）

1、Client与Server建立连接（三次握手）
第一次握手：客户端（Client）向服务器（Server）发送请求，向服务器（server）发送SYN请求，seq=x
第二次握手：Server接受到Client请求，回应Client一个ack，ack=x+1（只能是1），同时也向Client发送连接请求，发送一个SYN和一个随机数（seq=y）
第三次握手：Client接受到Server的建立连接请求，回应Server一个ack，ack=y+1，双方进入establish状态

2、Client与Server传送数据（传输数据）（由Client向Server发送seq和ACK，开始传输，Server接受后回应ACK后结束）

3、Client与Server断开连接（四次挥手）
第一次挥手：Client向Server发送断开请求，并发送一个FIN请求和seq=a（发送一个随机数到Server）
第二次挥手：Server接受到Client发送过来的断开请求后，回应Client一个ack=a+1（回复Client）
第四次挥手：Server检测数据传输的完整性，（是否丢包）检测没问题后，向Client发送断开连接请求SYN和seq=b（随机数）
第四次挥手：Client接受到Server的断开连接请求，回应Server一个ack=b+1,
Server接受到Client的ack后就代表传输完毕，断开连接

4、明文协议：FIP、HTTP（HTTPs）、TELNET（公司现阶段一般都用加密协议）

五、交换机的基础原理

1、单播、广播、组播
单播：一对一的数据传输
广播：一对多的数据传输
组播：将目标分成组，按照组的方式进行传输数据

2、交换机的工作原理
计算机A（Computer A） 计算机B（Computer B）计算机C（Computer C）
交换机的工作原理是以广播形式进行数据传送的，也是一个局域网。

局域网内Computer A（计算机A）给Computer C（计算机C）发送数据，数据先到达交换机，交换机读取Computer A的mac头部，获取源mac和目标mac，将Computer A的mac地址和他所对应的接口表示进行标识并记录到交换机的mac地址表中，然后查看交换机中的mac地址表内，目标mac对应的接口标识，并进行传给目标mac。
①广播：如果没有找到目标mac，这时交换机会以广播的形式发送信号，局域网内的其他设备（Computer B等等）都会收到广播，收到广播后进行mac地址对比，不是自己丢包，是自己回应，回应后，交换机获取目标mac地址接口标识后将数据传给目标mac实现局域网通信
②单播：当数据达到了交换机，mac地址表内由目标mac和它对应的接口标识，将它直接传输给目标mac即可

3、交换机内有一个mac地址表：mac地址和它对应的接口标识
学习：交换机在进行数据转发时，交换机对发送端的mac地址和端口进行记录，这个过程叫做学习
泛洪：交换机收到需转发的数据帧，但是mac地址表中无目标端的mac地址条目，则会将此数据帧发送给所以端口（除源端口）
泛洪：
①当交换机收到一个广播帧或未知的单播帧会泛洪
②接口所处同一wans
③接口是UP状态
④出去自身接收接口
转发：交换机需转发的数据帧目的地址是已知的（mac地址表中存在了的），则会将数据帧发送给对应目的地址的端口
过滤：当进行转发时，除特定端口外的其他端口不转发
老化：当交换机学习到某个源mac地址时会给这个条目一个时间戳（类似于有效时间，可以自行设置时间），每当收到此mac地址发送的数据帧时，时间戳会被更新，若超过时间仍未收到从此mac地址的数据帧，交换机则会将此条mac条目移除

4、mac地址=网卡地址=物理地址（唯一的）
mac地址从理论上是唯一的，不能改变的，他是由48位二进制构成，这48位二进制分为6组;
前三组标识供应商编号，后三组是网卡在供应商的序号，为了看着方便，通常用12位16进制来标识。
例如：
物理地址: B0-5C-DA-3A-9A-72

六、IP地址

1、IP地址
IP地址是一个逻辑地址，是由于32位二进制构成，分为四组，每组是八个二进制数
一般又分成两个部分，网络位和主机位

2、网络位和主机位
网络位：指我们当前处于那个网络，是局域网的划分（用来标识不同的网络）
主机位：指自己电脑在网络内的位置，在一个局域网内不可能有两个相同的IP地址（用于标识在网络中特定的主机）

3、内网和外网
IP地址又分为内网地址和外网地址
内网地址：用于局域网通信。
外网地址：公网通信用的。

4、IP地址的取值
IP地址的取值范围是0-255（2的8次方）
0：表示的是网段
1：表示的是网关（适用个人）
255、表示的是子网掩码，子网掩码是8个1（成功：11111111）（失败：00000000）
127、是自用的127.0.0.1这个表示的是本地计算机
子网掩码的作用是和IP地址进行与运算判断目标IP与自己是否是同一网段

5、子网掩码运算
与运算：并且的所有条件必须同时满足才能为真。（相等于）
或运算：或者的所有条件满足一个即为真。（或者）
非运算：取反与真实情况。（相反值）

6、IP地址的类型
（NETWORK：网络部分 HOST：主机部分）
IP地址有五种类型：A B C D E 其中 D 类和 E 类是专用地址（我们一般不考虑）
A类地址：第一组是网络位，后三组是主机位，划分大型集群的0-127（1-126）
（IP：NETWORK . HOST . HOST . HOST）
B类地址：前两组是网络位，后二组是主机位，划分中小集群128-191
（IP：NETWORK . NETWORK . HOST . HOST）
C类地址：前三组是网络位，后一组是主机位，小型集群192-223
（IP：NETWORK . NETWORK . NETWORK . HOST）

7、例如
IP地址（10进制）：192.168.110.123
IP地址转：11000000 . 10101000 . 01101110 . 01111011
子网掩码：11111111 . 11111111 . 11111111 . 00000000
经过掩码：11000000 . 10101000 . 01101110 . 00000000

七、网络传输原理、路由器（网络层）

1、路由器中的路由表
路由器：路由器工作在OSI参考模型的网络层，它的重要作用是为数据包选择最佳路径，最终送达目的地。
在路由器内有个路由表：路由表记录的是某个网段从哪个接口出设备（路由表：目标网络、下一跳、出接口）
2、静态和默认
静态路由：静态路由是由网络工程师手动配置的路由规则，是单向的，缺乏灵活性（优点:配置灵活，管理员手工配置，节省链路开销。
缺点:当拓扑发生改变时，需要管理员去每台路由器上修改路由配置。）
默认路由：默认路由是特殊的静态路由，当所有静态路由规则不符合条件的时候，网络流量走的出口（默认路由一般应用于网络出口，用于指向互联网，实现主机能够跟外网通信。一般放在路由表的最底部，只有当常规的路由列表没有匹配时，才会选择）

3、arp
ARP协议作用是根据已知IP地址获取mac地址，arp广播，过不了路由器，交换机的广播
电脑里有个arp缓存表，记录的了IP地址和对应的mac地址
ARP广播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF
4、网络传输
计算机A（PC0）计算机B（PC1）交换机a（SW0）路由器a（R0）
计算机C（PC2）计算机D（PC3）交换机b（SW1）路由器b（R1）
计算机A和计算机B（PC0和PC1）连接在交换机a（SW0）
计算机C和计算机D（PC2和PC3）连接在交换机b（SW1）
两个交换机不在同一个路由器上，是分别在两个路由器上
交换机a连路由器a（SW0连R0）交换机b连路由器b（SW1连R1）

计算机A（PC0）与计算机B（PC1）通信
（局域网内A不知道B的mac地址，知道IP）
①PC0知道PC1的IP地址，不知道mac地址，则会发送arp广播（源IP(PC0)、目标IP(PC1)、源mac(PC0)、目标mac（ff-ff-ff-ff-ff-ff）），局域网的其他设备接收到广播；
②SW0接受到PC0的arp广播后，会读取这个数据帧的源mac地址和目标mac地址，（刚启动的交换机，mac地址表为空）SW0会把PC0的mac地址和对应的接口表识放进mac地址表中；
③这个时候SW0在新发一个arp广播这个数据帧，其他设备收到后，会查看目标IP不是自己的，则会丢包；如果PC1接受到，查看目标IP是自己的IP，则回应arp请求，把自己的IP和mac（这个时候是PC1的源IP和源mac）发送给目标IP和mac（这是PC0的IP和mac），并记录PC0的mac和IP记录到自己电脑的arp缓存表中；
④PC1发的arp广播到达SW0，SW0会检查目标mac和源mac，把PC1的mac和所对应的接口标识记录到自己的mac地址表中，然后在自己的mac表中寻找目标mac（PC1的目标mac），那就会直接发送过去；
⑤PC0接收到包后发现目标mac是自己，就会处理这个包。并把PC1的mac和IP放进自己的ARP缓存表中，这是PC0就知道了PC1的mac地址；
⑥就到发送数据阶段：直接把PC1的IP和mac封装进帧中进行点对点传送。

计算机A（PC0）与计算机C（PC2）通信
①PC0会检查PC2的IP地址和自己是否处于同一网段（是否是同一局域网），检查到PC2和PC0不在同一网段，因此，PC0会把数据包发给它的网关，也就是R0（路由器a）；
②当数据包到达R0后，R0会查看目标IP是否是自己，（是自己的，解包），不是自己的则查看地址的路由表，找出PC2网段的路由；
③当PC0查看路由表发现到达PC2网段的接口，于是把数据包转发到R0（路由器和其他路由器连接的线的接口）的其他接口上，在由R0的接口发送给R1，（这个过程，数据包的源IP是PC0，源mac是R0介于网络层的mac，目标IP是PC2，目标mac是R1（介于网络层的IP））；
④当R1接收到数据包后，同样也会检查包的目标IP是否是自己，它会主动查找自己的路由表，发现目标IP跟自己局域网接口是否处于同一网段，于是就把包发给自己局域网中的PC2。