一.操作系统基础

　　操作系统:(Operating System，简称OS)是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。

注：计算机(硬件)－>os－>应用软件

二.网络通信原理

　　2.1 什么是互联网

　　　　连接两台计算机之间的internet实际上就是一系列统一的标准，这些标准称之为互联网协议

　　　　互联网的本质就是一系列的协议，总称为‘互联网协议’（Internet Protocol Suite).

　　　　互联网协议的功能：定义计算机如何接入internet，以及接入internet的计算机通信的标准。

　　2.2 osi七层协议

　　　　互联网协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层（应表会传网数物）

　　　　

　　　　

　　　　每层运行常见物理设备

　　　　

　　　　

　　　　2.3 tcp/ip五层模型讲解

　　　　　　我们将应用层，表示层，会话层并作应用层，从tcp／ip五层协议的角度来阐述每层的由来与功能，搞清楚了每层的主要协议就理解了整个互联网通信的原理。

　　　　　　首先，用户感知到的只是最上面一层应用层，自上而下每层都依赖于下一层，所以我们从最下一层开始切入，比较好理解。

　　　　　　每层都运行特定的协议，越往上越靠近用户，越往下越靠近硬件。

　　　　　　2.3.1 物理层

　　　　　　物理层由来：孤立的计算机之间要想一起玩，就必须接入internet，言外之意就是计算机之间必须完成组网

　　　　　　物理层功能：主要是基于电器特性发送高低电压(电信号)，高电压对应数字1，低电压对应数字0（发送电信号）

　　　　　　

　　　　　　2.3.2 数据链路层

　　　　　　数据链路层由来：单纯的电信号0和1没有任何意义，必须规定电信号多少位一组，每组什么意思

　　　　　　数据链路层的功能：定义了电信号的分组方式

　　　　　　（ethernet）以太网协议 ：（基于MAC地址进行广播通信）

• • • 一组电信号构成一个数据包，叫做‘帧’
    • 每一数据帧分成：报头head和数据data两部分

　　　　　　　head(固定18个字节)包含：

• • • 发送者／源地址，6个字节
    • 接收者／目标地址，6个字节
    • 数据类型，6个字节

　　　　　　　data包含：(最短46字节，最长1500字节)

• • • 数据包的具体内容

　　　　　　　head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送

　　　　　　　head中包含的源和目标地址由来：ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡，发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即mac地址。　

　　　　　　 　mac地址：每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址，长度为48位2进制，通常由12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号）

　　　　　　　广播：有了mac地址，同一网络内的两台主机就可以通信了（一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址）

　　　　　　　　　　ethernet采用最原始的方式，广播的方式进行通信，即计算机通信基本靠吼  

    　　　　　　

　　　　

　　　　　　2.3.3 网络层

　　　　　　网络层由来：有了ethernet、mac地址、广播的发送方式，世界上的计算机就可以彼此通信了，问题是世界范围的互联网是由一个个彼此隔离的小的局域网组成的，那么如果所有的通信都采用以太网的广播方式，那么一台机器发送的包全世界都会收到，这就不仅仅是效率低的问题了，这会是一种灾难。

　　　　　　网络层功能：引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址

　　　　IP协议：

• • 规定网络地址的协议叫ip协议，它定义的地址称之为ip地址，广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示
  • 范围0.0.0.0-255.255.255.255
  • 一个ip地址通常写成四段十进制数，例：172.16.10.1

　　　　ip地址分成两部分

• • • 　　　　网络部分：标识子网
    • 　　　　主机部分：标识主机

　　　　注意：单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类，从网络部分或主机部分都无法辨识一个ip所处的子网

　　　　例：172.16.10.1与172.16.10.2并不能确定二者处于同一子网

　　　　子网掩码

　　　　所谓”子网掩码”，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。比如，IP地址　　172.16.10.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。

 

　　　　

知道”子网掩码”，我们就能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0），然后比较结果是否相同，如果是的话，就表明它们在同一个子网络中，否则就不是。

　　　　比如，已知IP地址172.16.10.1和172.16.10.2的子网掩码都是255.255.255.0，请问它们是否在同一个子网络？两者与子网掩码分别进行AND运算，

　　　　172.16.10.1：10101100.00010000.00001010.000000001

　　　　255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

　　　　AND运算得网络地址结果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

 

　　　　172.16.10.2：10101100.00010000.00001010.000000010

　　　　255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

　　　　AND运算得网络地址结果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

　　　　结果都是172.16.10.0，因此它们在同一个子网络。

　　　　总结一下，

IP协议的作用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络。

　　ip数据包

　　　　ip数据包也分为head和data部分，无须为ip包定义单独的栏位，直接放入以太网包的data部分

　　　　head：长度为20到60字节

　　　　data：最长为65,515字节。

　　　　而以太网数据包的”数据”部分，最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过了1500字节，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送了。

　　 ARP协议

　　　　arp协议由来：计算机通信基本靠吼，即广播的方式，所有上层的包到最后都要封装上以太网头，然后通过以太网协议发送，在谈及以太网协议时候，我门了解到

　　　　通信是基于mac的广播方式实现，计算机在发包时，获取自身的mac是容易的，如何获取目标主机的mac，就需要通过arp协议

　　　　arp协议功能：将IP地址翻译为以太网的MAC地址  

　　　　协议工作方式：每台主机ip都是已知的

　　　　例如：主机172.16.10.10/24访问172.16.10.11/24

　　　　一：首先通过ip地址和子网掩码区分出自己所处的子网

场景	数据包地址
同一子网	目标主机mac，目标主机ip
不同子网	网关mac，目标主机ip

 

　　　　二：分析172.16.10.10/24与172.16.10.11/24处于同一网络(如果不是同一网络，那么下表中目标ip为172.16.10.1,通过arp获取的是网关的mac)

	源mac	目标mac	源ip	目标ip	数据部分
发送端主机	发送端mac	FF:FF:FF:FF:FF:FF	172.16.10.10/24	172.16.10.11/24	数据

 

　　　　三：这个包会以广播的方式在发送端所处的自网内传输，所有主机接收后拆开包，发现目标ip为自己的，就响应，返回自己的mac

 

　　　

　数据链路层：ethernet 以太网协议：基于mac地址的广播通信(在局域网内)

　　　　网络层：ip协议： (1)寻址与路由。 (a)用IP地址来标识Internet的主机

　　　　　　　　arp协议功能：将IP地址翻译为以太网的MAC地址

　　　　　　　　tcp协议：一个程序有唯一的端口号，0-25535 端口范围，0-1024系统软件

 

2.3.4 传输层

传输层功能：建立端口到端口的通信

补充：端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口

tcp协议：

可靠传输，TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。

udp协议：

不可靠传输，”报头”部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。

tcp报文

 

tcp三次握手和四次挥手

 

2.3.5 应用层

应用层功能：规定应用程序的数据格式。

例：TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了”应用层”。

 

四.网络通信流程

1.本机获取

• 本机的IP地址：192.168.1.100
• 子网掩码：255.255.255.0
• 网关的IP地址：192.168.1.1
• DNS的IP地址：8.8.8.8

2.打开浏览器，想要访问Google，在地址栏输入了网址：www.google.com。

3.dns协议(基于udp协议)

　　域名定义：http://jingyan.baidu.com/article/1974b289a649daf4b1f774cb.html

4.http协议

 

5.TCP协议

6 IP协议

7 以太网协议

　　最后，IP数据包嵌入以太网数据包。以太网数据包需要设置双方的MAC地址，发送方为本机的网卡MAC地址，接收方为网关192.168.1.1的MAC地址（通过ARP协议得到）。

以太网数据包的数据部分，最大长度为1500字节，而现在的IP数据包长度为5000字节。因此，IP数据包必须分割成四个包。因为每个包都有自己的IP标头（20字节），所以四个包的IP数据包的长度分别为1500、1500、1500、560。

8.服务器端响应