计算机网络基础学习指南

作者：Carson_Ho

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前言

计算机网络基础是网络/运维工程师都需掌握的知识，但往往会被忽略。

今天，我将献上一份详细 & 清晰的计算机网络基础学习指南，涵盖 TCP / UDP协议、Http协议、Socket等，希望你们会喜欢。

1. 计算机网络体系结构

1.1 简介

• 定义
  计算机网络的各层 + 其协议的集合。
• 作用
  定义该计算机网络的所能完成的功能。

1.2 结构介绍

计算机网络体系结构分为3种：OSI体系结构、TCP / IP体系结构、五层体系结构。

• OSI 体系结构：概念清楚 & 理念完整，但复杂 & 不实用；
• TCP / IP 体系结构：含了一系列构成互联网基础的网络协议，是Internet的核心协议 & 被广泛应用于局域网和广域网；
• 五层体系结构：融合了OSI 与 TCP / IP的体系结构，目的是为了学习 & 讲解计算机原理。

低三层为通信子网，负责数据传输； 

高三层为资源子网，相当于计算机系统，

完成数据处理；传输层承上启下。

• TCP / IP的体系结构详细介绍
  由于 TCP / IP体系结构较为广泛，故主要讲解。

• OSI的体系结构详细介绍

2. TCP协议

Transmission Control Protocol，即传输控制协议

1. 属于传输层通信协议
2. 基于TCP的应用层协议有HTTP、SMTP、FTP、Telnet 和 POP3。

关于TCP的其他知识：如三次握手、四次挥手、无差错控制原理等，具体请看文章：计算机网络：这是一份全面 & 详细 的TCP协议攻略

3. UDP协议

3.1 定义

User Datagram Protocol，即用户数据报协议

1. 属于传输层通信协议
2. 基于UDP的应用层协议有 TFTP、SNMP 与 DNS

3.2 特点

无连接的、不可靠的、面向报文、无拥塞控制，具体介绍如下：

3.3 优缺点

• 优点：速度快
• 缺点：消息易丢失（特别是 网络较差时）

3.4 应用场景（对应应用层协议）

要求通信速度高

如：
域名转换：DNS协议
文件传输：FTP协议
网络管理：SNMP协议
远程文件服务器：NFS协议

3.5 报文段格式

UDP的报文段共有2个字段：数据字段 & 首部字段
下面主要介绍首部（8字节、4个字段）

3.6 TCP、UDP协议的区别

4. HTTP协议

• 简介

5. Socket

5.1 简介

即套接字，是应用层 与 TCP/IP 协议族通信的中间软件抽象层，表现为一个封装了 TCP / IP协议族 的编程接口（API）

1. Socket不是一种协议，而是一个编程调用接口（API），属于传输层（主要解决数据如何在网络中传输）
2. 即：通过Socket，我们才能在Andorid平台上通过 TCP/IP协议进行开发
3. 对用户来说，只需调用Socket去组织数据，以符合指定的协议，即可通信。

• 成对出现，一对套接字：

Socket ={(IP地址1:PORT端口号)，(IP地址2:PORT端口号)}

• 一个 Socket 实例 唯一代表一个主机上的一个应用程序的通信链路

6. 其他知识

6.1 在浏览器中输入url地址 ->> 显示主页的过程

打开一个网页，整个过程会使用哪些协议

6.2 IP地址（IPv4地址）

• 定义
  连接在Internet中的每一台主机（或 路由器）的全球唯一的标识符
• 组成
  IP地址 = 32位 = 网络号 + 主机号；即IP地址::={<网络号>，<主机号>}

其中：

网络号：标志主机（或路由器）所连接到的网络。一个网络号在整个因特网范围内必须是唯一的。
主机号：标志该主机（或路由器）。一个主机号在它面前的网络号所指明的网络范围必须是唯一的。

不同类型的IP地址，其主机号 & 网络号所占字节数不同；故：一个IP地址在整个网络范围内是唯一的。

• 分类
  传统的IP地址是分类的地址，分为A，B，C，D，E五类

区别在于网络号 & 主机号占的字节数不同

• 特别注意：在各类IP地址中，有一些IP地址用于特殊用途，不能用于做主机IP地址

6.3 ICMP协议

• 定义
  Internet Control Message Protocol，即 网际控制报文协议

1. 属于IP层协议
2. 注：ICMP报文不是高层协议，而是作为IP层数据报的数据，加上数据报首部，组成IP数据报发出去

• 作用
  更有效地转发IP数据包 & 提高交付成功的机会

同时允许主机 / 路由器报告差错 & 异常情况

• 分类
  ICMP差错报告报文 & ICMP询问报文
• 主要应用
  PING（分组网间探测）、Traceroute（跟踪1个分组从源点到终点的路径，原理 = 从源主机向目的主机发送一连串的IP数据报）

下面，将主要介绍Ping的过程。

6.4 Ping的过程

• 定义
  Packet InterNet Groper，即分组网间探测

1. 是 ICMP报文的1个重要应用：使用了IPCM回送请求 & 回送回答报文
2. 是应用层直接使用网络层ICMP的1个例子，无经过传输层的TCP、UDP

• 作用
  测试2个主机的连通性
• 原理

1. 向目的主机发送多个ICMP回送请求报文
2. 根据 目的主机返回的ICMP回送回答报文中的时间戳，从而计算出往返时间
3. 最终显示的结果：发送到目的主机的IP地址、发送 & 收到 & 丢失的分组数、往返时间的最小、最大 & 平均值

• 过程
  假设有两台主机：
  （目的主机）PC1：IP = 192.168.1.1
  （源主机）PC2：IP = 192.168.1.2

6.5 路由器与交换机的区别

6.6 Cookie 与 Session

• 简介

• 区别 & 对比

6.7 Cookie 与 Token

• 简介

• 基于Cookie的身份验证 & 验证流程

• 基于Token的身份验证 & 验证流程

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原文始发于微信公众号（系统安全运维）：计算机网络基础学习指南