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计算机入门基础必备知识大全

时间:2020-12-25 17:54:40本文内容及图片来源于读者投稿,如有侵权请联系xuexila888@qq.com 怀健 我要投稿

现在随着人民生活水平的不断提高,电脑作为一种曾经的奢侈产品,已经深入到千家万户当中,但是在我们平时使用电脑的时候,可能由于一些操作不当会引起电脑的故障,下面就让小编带你去看看计算机入门基础必备知识大全,希望能帮助到大家!

计算机网络基础知识汇总学习

计算机网络学习的核心内容就是网络协议的学习。网络协议是为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或者说是约定的集合。因为不同用户的数据终端可能采取的字符集是不同的,两者需要进行通信,必须要在一定的标准上进行。一个很形象地比喻就是我们的语言,我们大天朝地广人多,地方性语言也非常丰富,而且方言之间差距巨大。A地区的方言可能B地区的人根本无法接受,所以我们要为全国人名进行沟通建立一个语言标准,这就是我们的普通话的作用。同样,放眼全球,我们与外国友人沟通的标准语言是英语,所以我们才要苦逼的学习英语

计算机网络协议同我们的语言一样,多种多样。而ARPA公司与1977年到1979年推出了一种名为ARPANET的网络协议受到了广泛的热捧,其中最主要的原因就是它推出了人尽皆知的TCP/IP标准网络协议。目前TCP/IP协议已经成为Internet中的“通用语言”,下图为不同计算机群之间利用TCP/IP进行通信的示意图。

一、网络层次划分

为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信,以便在更大的范围内建立计算机网络,国际标准化组织(ISO)在1978年提出了“开放系统互联参考模型”,即著名的OSI/RM模型(Open System Interconnection/Reference Model)。

它将计算机网络体系结构的通信协议划分为七层,自下而上依次为:

物理层(Physics Layer)

数据链路层(Data Link Layer)

网络层(Network Layer)

传输层(Transport Layer)

会话层(Session Layer)

表示层(Presentation Layer)

应用层(Application Layer)

其中第四层完成数据传送服务,上面三层面向用户。

除了标准的OSI七层模型以外,常见的网络层次划分还有TCP/IP四层协议以及TCP/IP五层协议,它们之间的对应关系如下图所示:

二、OSI七层网络模型

TCP/IP协议毫无疑问是互联网的基础协议,没有它就根本不可能上网,任何和互联网有关的操作都离不开TCP/IP协议。不管是OSI七层模型还是TCP/IP的四层、五层模型,每一层中都要自己的专属协议,完成自己相应的工作以及与上下层级之间进行沟通。由于OSI七层模型为网络的标准层次划分,所以我们以OSI七层模型为例从下向上进行一一介绍。

1)物理层(Physical Layer)

激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上层协议提供了一个传输数据的可靠的物理媒体。简单的说,物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。物理层记住两个重要的设备名称,中继器(Repeater,也叫放大器)和集线器。

2)数据链路层(Data Link Layer)

数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务,其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。为达到这一目的,数据链路必须具备一系列相应的功能,主要有:如何将数据组合成数据块,在数据链路层中称这种数据块为帧(frame),帧是数据链路层的传送单位;如何控制帧在物理信道上的传输,包括如何处理传输差错,如何调节发送速率以使与接收方相匹配;以及在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放的管理。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。

有关数据链路层的重要知识点:

1> 数据链路层为网络层提供可靠的数据传输;

2> 基本数据单位为帧;

3> 主要的协议:以太网协议;

4> 两个重要设备名称:网桥和交换机。

3)网络层(Network Layer)

网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送,具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。它提供的服务使传输层不需要了解网络中的数据传输和交换技术。如果您想用尽量少的词来记住网络层,那就是“路径选择、路由及逻辑寻址”。

网络层中涉及众多的协议,其中包括最重要的协议,也是TCP/IP的核心协议——IP协议。IP协议非常简单,仅仅提供不可靠、无连接的传送服务。IP协议的主要功能有:无连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。与IP协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP。具体的协议我们会在接下来的部分进行总结,有关网络层的重点为:

1> 网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。此外,网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能;

2> 基本数据单位为IP数据报;

3> 包含的主要协议:

IP协议(Internet Protocol,因特网互联协议);

ICMP协议(Internet Control Message Protocol,因特网控制报文协议);

ARP协议(Address Resolution Protocol,地址解析协议);

RARP协议(Reverse Address Resolution Protocol,逆地址解析协议)。

4> 重要的设备:路由器

4)传输层(Transport Layer)

第一个端到端,即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外,传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。

传输层的任务是根据通信子网的特性,最佳的利用网络资源,为两个端系统的会话层之间,提供建立、维护和取消传输连接的功能,负责端到端的可靠数据传输。在这一层,信息传送的协议数据单元称为段或报文。

网络层只是根据网络地址将源结点发出的数据包传送到目的结点,而传输层则负责将数据可靠地传送到相应的端口。

有关网络层的重点:

1> 传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输以及端到端的差错控制和流量控制问题;

2> 包含的主要协议:TCP协议(Transmission Control Protocol,传输控制协议)、UDP协议(User Datagram Protocol,用户数据报协议);

3> 重要设备:网关。

5)会话层

会话层管理主机之间的会话进程,即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。

6)表示层

表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。

7)应用层

操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。

会话层、表示层和应用层重点:

1> 数据传输基本单位为报文;

2> 包含的主要协议:FTP(文件传送协议)、Telnet(远程登录协议)、DNS(域名解析协议)、SMTP(邮件传送协议),POP3协议(邮局协议),HTTP协议(Hyper Te__t Transfer Protocol)。

三、IP地址

1)网络地址

IP地址由网络号(包括子网号)和主机号组成,网络地址的主机号为全0,网络地址代表着整个网络。

2)广播地址

广播地址通常称为直接广播地址,是为了区分受限广播地址。

广播地址与网络地址的主机号正好相反,广播地址中,主机号为全1。当向某个网络的广播地址发送消息时,该网络内的所有主机都能收到该广播消息。

3)组播地址

D类地址就是组播地址。

先回忆下A,B,C,D类地址吧:

A类地址以0开头,第一个字节作为网络号,地址范围为:0.0.0.0~127.255.255.255;(modified @2016.05.31)

B类地址以10开头,前两个字节作为网络号,地址范围是:128.0.0.0~191.255.255.255;

C类地址以110开头,前三个字节作为网络号,地址范围是:192.0.0.0~223.255.255.255。

D类地址以1110开头,地址范围是224.0.0.0~239.255.255.255,D类地址作为组播地址(一对多的通信);

E类地址以1111开头,地址范围是240.0.0.0~255.255.255.255,E类地址为保留地址,供以后使用。

注:只有A,B,C有网络号和主机号之分,D类地址和E类地址没有划分网络号和主机号。

4)255.255.255.255

该IP地址指的是受限的广播地址。受限广播地址与一般广播地址(直接广播地址)的区别在于,受限广播地址只能用于本地网络,路由器不会转发以受限广播地址为目的地址的分组;一般广播地址既可在本地广播,也可跨网段广播。例如:主机192.168.1.1/30上的直接广播数据包后,另外一个网段192.168.1.5/30也能收到该数据报;若发送受限广播数据报,则不能收到。

注:一般的广播地址(直接广播地址)能够通过某些路由器(当然不是所有的路由器),而受限的广播地址不能通过路由器。

5)0.0.0.0

常用于寻找自己的IP地址,例如在我们的RARP,BOOTP和DHCP协议中,若某个未知IP地址的无盘机想要知道自己的IP地址,它就以255.255.255.255为目的地址,向本地范围(具体而言是被各个路由器屏蔽的范围内)的服务器发送IP请求分组。

6)回环地址

127.0.0.0/8被用作回环地址,回环地址表示本机的地址,常用于对本机的测试,用的最多的是127.0.0.1。

7)A、B、C类私有地址

私有地址(private address)也叫专用地址,它们不会在全球使用,只具有本地意义。

A类私有地址:10.0.0.0/8,范围是:10.0.0.0~10.255.255.255

B类私有地址:172.16.0.0/12,范围是:172.16.0.0~172.31.255.255

C类私有地址:192.168.0.0/16,范围是:192.168.0.0~192.168.255.255

四、子网掩码及网络划分

随着互连网应用的不断扩大,原先的IPv4的弊端也逐渐暴露出来,即网络号占位太多,而主机号位太少,所以其能提供的主机地址也越来越稀缺,目前除了使用NAT在企业内部利用保留地址自行分配以外,通常都对一个高类别的IP地址进行再划分,以形成多个子网,提供给不同规模的用户群使用。

这里主要是为了在网络分段情况下有效地利用IP地址,通过对主机号的高位部分取作为子网号,从通常的网络位界限中扩展或压缩子网掩码,用来创建某类地址的更多子网。但创建更多的子网时,在每个子网上的可用主机地址数目会比原先减少。

什么是子网掩码?

子网掩码是标志两个IP地址是否同属于一个子网的,也是32位二进制地址,其每一个为1代表该位是网络位,为0代表主机位。它和IP地址一样也是使用点式十进制来表示的。如果两个IP地址在子网掩码的按位与的计算下所得结果相同,即表明它们共属于同一子网中。

在计算子网掩码时,我们要注意IP地址中的保留地址,即“ 0”地址和广播地址,它们是指主机地址或网络地址全为“ 0”或“ 1”时的IP地址,它们代表着本网络地址和广播地址,一般是不能被计算在内的。

子网掩码的计算:

对于无须再划分成子网的IP地址来说,其子网掩码非常简单,即按照其定义即可写出:如某B类IP地址为 10.12.3.0,无须再分割子网,则该IP地址的子网掩码255.255.0.0。如果它是一个C类地址,则其子网掩码为 255.255.255.0。其它类推,不再详述。下面我们关键要介绍的是一个IP地址,还需要将其高位主机位再作为划分出的子网网络号,剩下的是每个子网的主机号,这时该如何进行每个子网的掩码计算。

下面总结一下有关子网掩码和网络划分常见的面试考题:

1)利用子网数来计算

在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目,以及每个子网内的所需主机数目。

(1) 将子网数目转化为二进制来表示;

如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网:27=11011;

(2) 取得该二进制的位数,为N;

该二进制为五位数,N = 5

(3) 取得该IP地址的类子网掩码,将其主机地址部分的的前N位置1即得出该IP地址划分子网的子网掩码。

将B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址前5位置 1,得到 255.255.248.0

2)利用主机数来计算

如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成若干子网,每个子网内有主机700台:

(1) 将主机数目转化为二进制来表示;

700=1010111100;

(2) 如果主机数小于或等于254(注意去掉保留的两个IP地址),则取得该主机的二进制位数,为N,这里肯定 N<8。如果大于254,则 N>8,这就是说主机地址将占据不止8位;

该二进制为十位数,N=10;

(3) 使用255.255.255.255来将该类IP地址的主机地址位数全部置1,然后从后向前的将N位全部置为 0,即为子网掩码值。

将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全部置1,得到255.255.255.255,然后再从后向前将后 10位置0,即为:11111111.11111111.11111100.00000000,即255.255.252.0。这就是该欲划分成主机为700台的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。

3)还有一种题型,要你根据每个网络的主机数量进行子网地址的规划和计算子网掩码。这也可按上述原则进行计算。

比如一个子网有10台主机,那么对于这个子网需要的IP地址是:

10+1+1+1=13

注意:加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址,接着的两个1分别是指网络地址和广播地址。

因为13小于16(16等于2的4次方),所以主机位为4位。而256-16=240,所以该子网掩码为255.255.255.240。

如果一个子网有14台主机,不少人常犯的错误是:依然分配具有16个地址空间的子网,而忘记了给网关分配地址。这样就错误了,因为14+1+1+1=17,17大于16,所以我们只能分配具有32个地址(32等于2的5次方)空间的子网。这时子网掩码为:255.255.255.224。

五、ARP/RARP协议

地址解析协议,即ARP(Address Resolution Protocol),是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机,并接收返回消息,以此确定目标的物理地址;收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间,下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。地址解析协议是建立在网络中各个主机互相信任的基础上的,网络上的主机可以自主发送ARP应答消息,其他主机收到应答报文时不会检测该报文的真实性就会将其记入本机ARP缓存;由此攻击者就可以向某一主机发送伪ARP应答报文,使其发送的信息无法到达预期的主机或到达错误的主机,这就构成了一个ARP欺骗。ARP命令可用于查询本机ARP缓存中IP地址和MAC地址的对应关系、添加或删除静态对应关系等。

ARP工作流程举例:

主机A的IP地址为192.168.1.1,MAC地址为0A-11-22-33-44-01;

主机B的IP地址为192.168.1.2,MAC地址为0A-11-22-33-44-02;

当主机A要与主机B通信时,地址解析协议可以将主机B的IP地址(192.168.1.2)解析成主机B的MAC地址,以下为工作流程:

(1)根据主机A上的路由表内容,IP确定用于访问主机B的转发IP地址是192.168.1.2。然后A主机在自己的本地ARP缓存中检查主机B的匹配MAC地址。

(2)如果主机A在ARP缓存中没有找到映射,它将询问192.168.1.2的硬件地址,从而将ARP请求帧广播到本地网络上的所有主机。源主机A的IP地址和MAC地址都包括在ARP请求中。本地网络上的每台主机都接收到ARP请求并且检查是否与自己的IP地址匹配。如果主机发现请求的IP地址与自己的IP地址不匹配,它将丢弃ARP请求。

(3)主机B确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配,则将主机A的IP地址和MAC地址映射添加到本地ARP缓存中。

(4)主机B将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回主机A。

(5)当主机A收到从主机B发来的ARP回复消息时,会用主机B的IP和MAC地址映射更新ARP缓存。本机缓存是有生存期的,生存期结束后,将再次重复上面的过程。主机B的MAC地址一旦确定,主机A就能向主机B发送IP通信了。

逆地址解析协议,即RARP,功能和ARP协议相对,其将局域网中某个主机的物理地址转换为IP地址,比如局域网中有一台主机只知道物理地址而不知道IP地址,那么可以通过RARP协议发出征求自身IP地址的广播请求,然后由RARP服务器负责回答。

RARP协议工作流程:

(1)给主机发送一个本地的RARP广播,在此广播包中,声明自己的MAC地址并且请求任何收到此请求的RARP服务器分配一个IP地址;

(2)本地网段上的RARP服务器收到此请求后,检查其RARP列表,查找该MAC地址对应的IP地址;

(3)如果存在,RARP服务器就给源主机发送一个响应数据包并将此IP地址提供给对方主机使用;

(4)如果不存在,RARP服务器对此不做任何的响应;

(5)源主机收到从RARP服务器的响应信息,就利用得到的IP地址进行通讯;如果一直没有收到RARP服务器的响应信息,表示初始化失败。

六、路由选择协议

常见的路由选择协议有:RIP协议、OSPF协议。

RIP协议 :底层是贝尔曼福特算法,它选择路由的度量标准(metric)是跳数,最大跳数是15跳,如果大于15跳,它就会丢弃数据包。

OSPF协议 :Open Shortest Path First开放式最短路径优先,底层是迪杰斯特拉算法,是链路状态路由选择协议,它选择路由的度量标准是带宽,延迟。

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七、TCP/IP协议

TCP/IP协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础,由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。通俗而言:TCP负责发现传输的问题,一有问题就发出信号,要求重新传输,直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。

IP层接收由更低层(网络接口层例如以太网设备驱动程序)发来的数据包,并把该数据包发送到更高层---TCP或UDP层;相反,IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的,因为IP并没有做任何事情来确认数据包是否按顺序发送的或者有没有被破坏,IP数据包中含有发送它的主机的地址(源地址)和接收它的主机的地址(目的地址)。

TCP是面向连接的通信协议,通过三次握手建立连接,通讯完成时要拆除连接,由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯。TCP提供的是一种可靠的数据流服务,采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制,所谓窗口实际表示接收能力,用以限制发送方的发送速度。

TCP报文首部格式:

TCP协议的三次握手和四次挥手:

注:seq:"sequance"序列号;ack:"acknowledge"确认号;SYN:"synchronize"请求同步标志;;ACK:"acknowledge"确认标志";FIN:"Finally"结束标志。

TCP连接建立过程:首先Client端发送连接请求报文,Server段接受连接后回复ACK报文,并为这次连接分配资源。Client端接收到ACK报文后也向Server段发生ACK报文,并分配资源,这样TCP连接就建立了。

TCP连接断开过程:假设Client端发起中断连接请求,也就是发送FIN报文。Server端接到FIN报文后,意思是说"我Client端没有数据要发给你了",但是如果你还有数据没有发送完成,则不必急着关闭Socket,可以继续发送数据。所以你先发送ACK,"告诉Client端,你的请求我收到了,但是我还没准备好,请继续你等我的消息"。这个时候Client端就进入FIN_WAIT状态,继续等待Server端的FIN报文。当Server端确定数据已发送完成,则向Client端发送FIN报文,"告诉Client端,好了,我这边数据发完了,准备好关闭连接了"。Client端收到FIN报文后,"就知道可以关闭连接了,但是他还是不相信网络,怕Server端不知道要关闭,所以发送ACK后进入TIME_WAIT状态,如果Server端没有收到ACK则可以重传。“,Server端收到ACK后,"就知道可以断开连接了"。Client端等待了2MSL后依然没有收到回复,则证明Server端已正常关闭,那好,我Client端也可以关闭连接了。Ok,TCP连接就这样关闭了!

为什么要三次挥手?

在只有两次“握手”的情形下,假设Client想跟Server建立连接,但是却因为中途连接请求的数据报丢失了,故Client端不得不重新发送一遍;这个时候Server端仅收到一个连接请求,因此可以正常的建立连接。但是,有时候Client端重新发送请求不是因为数据报丢失了,而是有可能数据传输过程因为网络并发量很大在某结点被阻塞了,这种情形下Server端将先后收到2次请求,并持续等待两个Client请求向他发送数据...问题就在这里,Cient端实际上只有一次请求,而Server端却有2个响应,极端的情况可能由于Client端多次重新发送请求数据而导致Server端最后建立了N多个响应在等待,因而造成极大的资源浪费!所以,“三次握手”很有必要!

为什么要四次挥手?

试想一下,假如现在你是客户端你想断开跟Server的所有连接该怎么做?第一步,你自己先停止向Server端发送数据,并等待Server的回复。但事情还没有完,虽然你自身不往Server发送数据了,但是因为你们之前已经建立好平等的连接了,所以此时他也有主动权向你发送数据;故Server端还得终止主动向你发送数据,并等待你的确认。其实,说白了就是保证双方的一个合约的完整执行!

使用TCP的协议:FTP(文件传输协议)、Telnet(远程登录协议)、SMTP(简单邮件传输协议)、POP3(和SMTP相对,用于接收邮件)、HTTP协议等。

八、UDP协议

UDP用户数据报协议,是面向无连接的通讯协议,UDP数据包括目的端口号和源端口号信息,由于通讯不需要连接,所以可以实现广播发送。UDP通讯时不需要接收方确认,属于不可靠的传输,可能会出现丢包现象,实际应用中要求程序员编程验证。

UDP与TCP位于同一层,但它不管数据包的顺序、错误或重发。因此,UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务,UDP主要用于那些面向查询---应答的服务,例如NFS。相对于FTP或Telnet,这些服务需要交换的信息量较小。

每个UDP报文分UDP报头和UDP数据区两部分。报头由四个16位长(2字节)字段组成,分别说明该报文的源端口、目的端口、报文长度以及校验值。UDP报头由4个域组成,其中每个域各占用2个字节,具体如下:

(1)源端口号;

(2)目标端口号;

(3)数据报长度;

(4)校验值。

使用UDP协议包括:TFTP(简单文件传输协议)、SNMP(简单网络管理协议)、DNS(域名解析协议)、NFS、BOOTP。

TCP 与 UDP 的区别:TCP是面向连接的,可靠的字节流服务;UDP是面向无连接的,不可靠的数据报服务。

九、DNS协议

DNS是域名系统(DomainNameSystem)的缩写,该系统用于命名组织到域层次结构中的计算机和网络服务,可以简单地理解为将URL转换为IP地址。域名是由圆点分开一串单词或缩写组成的,每一个域名都对应一个惟一的IP地址,在Internet上域名与IP地址之间是一一对应的,DNS就是进行域名解析的服务器。DNS命名用于Internet等TCP/IP网络中,通过用户友好的名称查找计算机和服务。

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十、NAT协议

NAT网络地址转换(Network Address Translation)属接入广域网(WAN)技术,是一种将私有(保留)地址转化为合法IP地址的转换技术,它被广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。原因很简单,NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题,而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击,隐藏并保护网络内部的计算机。

十一、DHCP协议

DHCP动态主机设置协议(Dynamic Host Configuration Protocol)是一个局域网的网络协议,使用UDP协议工作,主要有两个用途:给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址,给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。

十二、HTTP协议

超文本传输协议(HTTP,HyperTe__t Transfer Protocol)是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。所有的WWW文件都必须遵守这个标准。

HTTP 协议包括哪些请求?

GET:请求读取由URL所标志的信息。

POST:给服务器添加信息(如注释)。

PUT:在给定的URL下存储一个文档。

DELETE:删除给定的URL所标志的资源。

HTTP 中, POST 与 GET 的区别

1)Get是从服务器上获取数据,Post是向服务器传送数据。

2)Get是把参数数据队列加到提交表单的Action属性所指向的URL中,值和表单内各个字段一一对应,在URL中可以看到。

3)Get传送的数据量小,不能大于2KB;Post传送的数据量较大,一般被默认为不受限制。

4)根据HTTP规范,GET用于信息获取,而且应该是安全的和幂等的。

I. 所谓 安全的 意味着该操作用于获取信息而非修改信息。换句话说,GET请求一般不应产生副作用。就是说,它仅仅是获取资源信息,就像数据库查询一样,不会修改,增加数据,不会影响资源的状态。

II. 幂等 的意味着对同一URL的多个请求应该返回同样的结果。

弱电工程中能用到的计算机网络知识汇总

什么是计算机网络?

计算机网络,是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统。

什么是无线网络?

无线网络,既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络,也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术,与有线网络的用途十分类似,最大的不同在于传输媒介的不同,利用无线电技术取代网线,可以和有线网络互为备份。

OSI,TCP/IP,五层协议的体系结构,以及各层协议

OSI分层 (7层):物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

TCP/IP分层(4层):网络接口层、 网际层、运输层、 应用层。

五层协议 (5层):物理层、数据链路层、网络层、运输层、 应用层。

每一层的协议如下:

物理层:RJ45、CLOCK、IEEE802.3 (中继器,集线器,网关)

数据链路:PPP、FR、HDLC、VLAN、MAC (网桥,交换机)

网络层:IP、ICMP、ARP、RARP、OSPF、IP__、RIP、IGRP、(路由器)

传输层:TCP、UDP、SP__

会话层:NFS、SQL、NETBIOS、RPC

表示层:JPEG、MPEG、ASII

应用层:FTP、DNS、Telnet、SMTP、HTTP、WWW、NFS

TCP各层作用

物理层:物理层规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。在这一层,数据的单位称为比特。

数据链路层:数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。在这一层,数据的单位称为帧。

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网络层:网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。在这一层,数据的单位称为数据包。

传输层:传输层是第一个端到端,即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外,传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。

会话层:会话层管理主机之间的会话进程,即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。

表示层:表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。

应用层:应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。

TCP应用场景

效率要求相对低,但对准确性要求相对高的场景。因为传输中需要对数据确认、重发、排序等操作,相比之下效率没有UDP高。举几个例子:文件传输(准确高要求高、但是速度可以相对慢)、接受邮件、远程登录。

UDP应用场景

效率要求相对高,对准确性要求相对低的场景。举几个例子:QQ聊天、在线视频、网络语音电话(即时通讯,速度要求高,但是出现偶尔断续不是太大问题,并且此处完全不可以使用重发机制)、广播通信(广播、多播)。

TCP对应的协议和UDP对应的协议

TCP对应的协议:

(1) FTP:定义了文件传输协议,使用21端口。常说某某计算机开了FTP服务便是启动了文件传输服务。下载文件,上传主页,都要用到FTP服务。

(2) Telnet:它是一种用于远程登陆的端口,用户可以以自己的身份远程连接到计算机上,通过这种端口可以提供一种基于DOS模式下的通信服务。如以前的BBS是-纯字符界面的,支持BBS的服务器将23端口打开,对外提供服务。

(3) SMTP:定义了简单邮件传送协议,现在很多邮件服务器都用的是这个协议,用于发送邮件。如常见的免费邮件服务中用的就是这个邮件服务端口,所以在电子邮件设置-中常看到有这么SMTP端口设置这个栏,服务器开放的是25号端口。

(4) POP3:它是和SMTP对应,POP3用于接收邮件。通常情况下,POP3协议所用的是110端口。也是说,只要你有相应的使用POP3协议的程序(例如Fo-__mail或Outlook),就可以不以Web方式登陆进邮箱界面,直接用邮件程序就可以收到邮件(如是163邮箱就没有必要先进入网易网站,再进入自己的邮-箱来收信)。

(5)HTTP协议:是从Web服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。

UDP对应的协议:

(1) DNS:用于域名解析服务,将域名地址转换为IP地址。DNS用的是53号端口。

(2) SNMP:简单网络管理协议,使用161号端口,是用来管理网络设备的。由于网络设备很多,无连接的服务就体现出其优势。

(3) TFTP(Trival File Transfer Protocal),简单文件传输协议,该协议在熟知端口69上使用UDP服务。

TCP的三次握手与四次挥手过程,各个状态名称与含义

三次握手

第一次握手:客户机首先向服务器的TCP发送一个连接请求报文段,这个特殊的报文段不含应用层数据,其首部中同步位SYN被设置为1。另外,客户机会随机选择一个起始序号seq=__(连接请求报文不携带数据,但要消耗一个序号).

第二次握手:服务器的TCP收到连接请求报文段后,如果同意建立连接,就向客户机发回确认,并为该TCP连接分配TCP缓存和变量。在确认报文段中,SYN和ACK位都被设置为1,确认号字段值为ack=__+1,并且服务器随机产生起始序号seq=y. 确认包同样不包含应用层数据。

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第三次握手:当客户机收到确认报文段后,还要向服务器给出确认,并且也要给该连接分配缓存和变量。这个报文段的确认为ACK被设置为1,序号段被设置为seq=__+1,确认号字段ack=y+1. 该报文段可以携带数据,如果不携带数据则不消耗序号。理想状态下,TCP连接一旦建立,在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前,TCP 连接都将被一直保持下去。因为TCP提供全双工通信,因此双方任何时候都可以发送数据。

四次挥手

第一次挥手:客户机打算关闭连接,就向其TCP发送一个连接释放报文,并停止再发送数据,主动关闭TCP连接。该报文段的FIN标志位被设置为1,seq=u,它等于前面已经发送过的数据的最后一个字节的序号加1。

第二次挥手:服务器收到连接释放报文段后即发出确认,确认号是ack=u+1,序号为v,等于它前面已经发送过的数据的最后一个字节序号加1.此时客户机到服务器这个方向的连接就释放了,TCP处于半关闭状态。ACK=1,seq=v,ack=u+1

第三次挥手:若服务器已经没有要向客户机发送的数据,就通知TCP释放连接,此时发出FIN=1,确认号ack= u+1,序号seq =w,已经发送过的数据最后一个字节加1。确认为ACK=1. (FIN = 1, ACK=1,seq = w, ack =u+1)

第四次挥手:客户机收到连接释放报文段后,必须发出确认。在确认报文段中,确认位ACK=1,序号seq=u+1,确认号ack=w+1. 此时连接还没有释放掉,必须经过实践等待计时器设置的时间2MSL(Ma__ Segment Lifetime),后,客户机才进入连接关闭状态。(ACK=1,seq=u+1,ack=w+1)

为什么会采用三次握手,若采用二次握手可以吗?

采用三次握手是为了防止失效的连接请求报文段再次传到服务器,因而产生错误。如果由于网络不稳定,虽然客户端以前发送的连接请求以到达服务方,但服务方的同意连接的应答未能到达客户端。则客户方要重新发送连接请求,若采用二次握手,服务方收到客服端重传的请求连接后,会以为是新的请求,就会发送同意连接报文,并新开进程提供服务,这样会造成服务方资源的无谓浪费。

如果只采用一次的话,客户端不知道服务端是否已经收到自己发送的数据,则会不断地发送数据。为了保证服务端能收接受到客户端的信息并能做出正确的应答而进行前两次(第一次和第二次)握手,为了保证客户端能够接收到服务端的信息并能做出正确的应答而进行后两次(第二次和第三次)握手

为什么断开连接要四次?

因为TCP连接是全双工的网络协议,允许同时通信的双方同时进行数据的收发,同样也允许收发两个方向的连接被独立关闭,以避免client数据发送完毕,向server发送FIN关闭连接,而server还有发送到client的数据没有发送完毕的情况。所以关闭TCP连接需要进行四次握手,每次关闭一个方向上的连接需要FIN和ACK两次握手。

TCP拥塞控制

为了更好对TCP进行拥塞控制,因特网建议标准定义了以下四种算法:慢开始,拥塞避免,快重传,快恢复。

首先在TCP要求发送端维护两个窗口:

1) 接收窗口rwnd,接收方根据当前缓存大小锁许诺的最新窗口值。

2) 拥塞窗口cwnd ,发送方根据自己估算的网络拥塞程度而设置的窗口值。发送窗口的上限是取这两者的最小值。点击>>工程资料免费下载

慢开始:TCP刚连接好时,先令拥塞窗口cwnd =1 ,在每次收到一个对新报文段的确认时将cwnd加倍. Cwnd的大小呈指数增长。

拥塞避免算法:当cwnd大于等于慢开始门限ssthresh时,cwnd窗口每次加1而不是加倍。当发送方检测到超时事件的发生时,就将慢开始门限设置为当前cwnd的一半,同时将cwnd设置为1. 这样的目的是迅速减少主机发送到网络的分组数,使得发生拥塞的路由器有足够的时间吧队列中积压的分组处理完毕。

快重传:当发送方连续收到三个重复的ACK报文时,直接重传对方尚未收到的报文段,而不必等待那个报文段设置的重传计时器超时。

快恢复:当发送端收到连续三个冗余的ACK时,就执行“乘法减小”算法,把慢开始门限ssthresh减半,cwnd设置为慢开始门限减半后的数值(与慢开始不同)。

简述DNS进行域名解析的过程

首先,客户端发出DNS请求翻译IP地址或主机名。DNS服务器在收到客户机的请求后:

(1)检查DNS服务器的缓存,若查到请求的地址或名字,即向客户机发出应答信息;

(2)若没有查到,则在数据库中查找,若查到请求的地址或名字,即向客户机发出应答信息;

(3)若没有查到,则将请求发给根域DNS服务器,并依序从根域查找顶级域,由顶级查找二级域,二级域查找三级,直至找到要解析的地址或名字,即向客户机所在网络的DNS服务器发出应答信息,DNS服务器收到应答后现在缓存中存储,然后,将解析结果发给客户机。

(4)若没有找到,则返回错误信息。

当然它有递归查询与迭代查询两种方式,但是大概流程和我刚刚讲的一样

简单解释一些ARP地址解析协议的工作过程

广播发送ARP请求,单播发送ARP响应。

1:首先,每个主机都会在自己的ARP缓冲区中建立一个ARP列表,以表示IP地址和MAC地址之间的对应关系。

2:当源主机要发送数据时,首先检查ARP列表中是否有对应IP地址的目的主机的MAC地址,如果有,则直接发送数据,如果没有,就向本网段的所有主机发送ARP数据包,该数据包包括的内容有:源主机 IP地址,源主机MAC地址,目的主机的IP 地址。

3:当本网络的所有主机收到该ARP数据包时,首先检查数据包中的IP地址是否是自己的IP地址,如果不是,则忽略该数据包,如果是,则首先从数据包中取出源主机的IP和MAC地址写入到ARP列表中,如果已经存在,则覆盖,然后将自己的MAC地址写入ARP响应包中,告诉源主机自己是它想要找的MAC地址。

4:源主机收到ARP响应包后。将目的主机的IP和MAC地址写入ARP列表,并利用此信息发送数据。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包,表示ARP查询失败。

一次完整的HTTP请求过程

域名解析 --> 发起TCP的3次握手 --> 建立TCP连接后发起http请求 --> 服务器响应http请求,浏览器得到html代码 --> 浏览器解析html代码,并请求html代码中的资源(如js、css、图片等) --> 浏览器对页面进行渲染呈现给用户

说明一下从http协议发送的客户端请求到达服务器端的整个传输过程。

1、客户端浏览器通过DNS解析到www.baidu.com的IP地址220.181.27.48,通过这个IP地址找到客户端到服务器的路径。客户端浏览器发起一个HTTP会话到220.161.27.48,然后通过TCP进行封装数据包,输入到网络层。

2、在客户端的传输层,把HTTP会话请求分成报文段,添加源和目的端口,如服务器使用80端口监听客户端的请求,客户端由系统随机选择一个端口如5000,与服务器进行交换,服务器把相应的请求返回给客户端的5000端口。然后使用IP层的IP地址查找目的端。

3、客户端的网络层不用关心应用层或者传输层的东西,主要做的是通过查找路由表确定如何到达服务器,期间可能经过多个路由器。

4、客户端的链路层,包通过链路层发送到路由器,通过邻居协议查找给定IP地址的MAC地址,然后发送ARP请求查找目的地址,如果得到回应后就可以使用ARP的请求应答交换的IP数据包现在就可以传输了,然后发送IP数据包到达服务器的地址。

如何编写socket套接字

服务器端程序的编写步骤:

第一步:调用socket()函数创建一个用于通信的套接字。

第二步:给已经创建的套接字绑定一个端口号,这一般通过设置网络套接口地址和调用bind()函数来实现。

第三步:调用listen()函数使套接字成为一个监听套接字。

第四步:调用accept()函数来接受客户端的连接,这是就可以和客户端通信了。

第五步:处理客户端的连接请求。

第六步:终止连接。

客户端程序编写步骤:

第一步:调用socket()函数创建一个用于通信的套接字。

第二步:通过设置套接字地址结构,说明客户端与之通信的服务器的IP地址和端口号。

第三步:调用connect()函数来建立与服务器的连接。

第四步:调用读写函数发送或者接收数据。

第五步:终止连接。

路由器工作原理——网络层

路由器是一种三层设备,是使用IP地址寻址:

路由器接收到数据包,提取目标IP地址及子网掩码计算目标网络地址;

根据目标网络地址查找路由表,如果找到目标网络地址就按照相应的出口发送到下一个路由器;

如果没有找到,就看一下有没有默认路由,如果有就按照默认路由的出口发送给下一个路由器;

如果没有找到就给源IP发送一个出错ICMP数据包表明没法传递该数据包;

如果是直连路由就按照第二层MAC地址发送给目标站点。

请问交换机的实现原理是什么——数据链路层

1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射,并将其写入MAC地址表中。

2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较,以决定由哪个端口进行转发。

3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中,则向所有端口转发。这一过程称为泛洪(flood)。

4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。

路由器和交换机区别

(1)外形上:

交换机通常端口比较多,而路由器的端口比较少

(2)工作层次不同:

交换机一般工作在数据链路层,而路由器则工作在网络层

(3)数据的转发对象不同:

交换机是根据MAC地址转发数据帧,而路由器则是根据IP地址来转发IP数据报/分组。

(4)”分工“不同

交换机主要是用于组建局域网,而路由器则是负责让主机连接外网。

(5)冲突域和广播域

交换机分割冲突域,但是不分割广播域,而路由器分割广播域。

让你电脑知识倍增的十个小技巧

1、离开电脑时应该这样做:Windows键+L键

工作也有隐私,如果你离开座位时,按下Windows键+L键自动锁住屏幕。这样你在跟别人聊天或其它隐私信息就不会别其他人看到了。

2、快速切换打开的诸多窗口:Alt+Tab\Windows键+Tab

方法一:Alt+Tab可以切换最近操作的两个窗口;

方法二:Windows键+Tab 可以将所有窗口都放在桌面,然后一个一个切换。如果你想炫酷点,按Windows键+Tab实现3D切换效果吧(适用于Win7和Win10)如下图。

3、快速打开“我的电脑”(计算机或资源管理器):Windows键+E键

我们可以直接按下Windows键+E键,直接秒开电脑的资源管理器。

4、一秒切回到桌面:Windows键+D键

当我们在电脑上浏览一些比较隐私的信息时突然有人走过来,这时我们可以使用Windows键+D键快速切换到桌面。

5、快速关闭所有页面:Alt+F4\Ctrl+W

Ctrl+W或Alt+F4 该方法尤其适用于那些喜欢看“小电影”的用户,当有人过来时,直接用Ctrl+W或Alt+F4即可以关闭当下页面。

6、如何恢复误删的文字:Ctrl+Z

Ctrl+Z 辛辛苦苦写的文案不小心删除掉了?这时可以使用Ctrl+Z恢复误删文字,该方法同样适用于被误删的文件。

7、如何恢复刚关闭的网页:Ctrl+Shift+T

Ctrl+Shift+T 当你在关键时刻关闭当前网页后想恢复怎么破?So easy,按下Ctrl+Shift+T即可快速恢复。

8、图片文字无限放大技巧:Windows和++++++

Windows键和++++++ 嫌图片和字体太小看不清楚?试试Windows键和++++++,想放多大就多大。同理,当你要缩小时则按Windows键和- - - -键。

9、电脑外接投影仪显示器:Windows键+P

Windows键+P,外接投影仪直接按下这个键直接选择你想要的效果。

10、屏幕录像:Windows键+R

也许很多网友不知道,windows系统有自带的屏幕录像功能,按下Windows键+R然后输入psr.e__e回车即可启动录像功能啦。

windows其他快捷键:

Windows键+B 选中桌面右下方工具栏

Windows键+D 显示桌面

Windows键+F 打开“查找:所有文件”对话框

Windows键+M最小化所有窗口

Windows键+R打开“运行”对话框

Windows键+U打开辅助工具管理器

Windows键+BREAK打开“系统属性”对话框

Windows键+CTRL+F 搜索计算机

Windows键+ Pause 显示“系统属性”对话框

Windows键 + T 循环切换任务栏上的程序

Windows键+ 数字 启动锁定到任务栏中的由该数字所表示位置处的程序。

Shift + Windows键 + 数字 启动锁定到任务栏中的由该数字所表示位置处的程序的新实例

Windows键 + 空格键 预览桌面

Windows键+ 向右键将窗口最大化到屏幕的右侧

Windows键+ 向下键最小化窗口

Windows键+ Home 最小化除活动窗口之外的所有窗口


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