網絡通信原理

前言：

· 了解OSI參考模型與TCP/IP協定簇、資料封裝與解封裝

· 了解實體層與資料鍊路層的功能

· 掌握交換機工作原理與配置

· 掌握IP、ICMP、ARP協定，學會抓包分析

· 掌握TCP與UDP協定、TCP連接配接與斷開

· 熟悉應用層協定，了解FTP主動模式與被動模式

OSI參考模型

OSI七層模型

分層思想

• 将複雜的流程分解
• 更容易發現文通并針對解決

OSI參考模型

• 國際标準化組織于1984年頒布開放系統互連（Open System Interconnection,OSI）參考模型
• 它規定将網絡分為七層，從下往上依次是：實體層、資料鍊路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層

OSI七層功能簡介

層名稱	功能
應用層	網絡服務與最終使用者的一個接口
表示層	資料表示、安全、壓縮、加密等
會話層	建立、管理終止會話
傳輸層	定義傳輸資料的協定端口号，以及流控和差錯校驗
網絡層	進行邏輯位址尋址，實作到達不同網絡的路徑選擇
資料鍊路層	建立邏輯連接配接、硬體位址尋址、差錯校驗等功能
實體層	建立、維護及斷開實體連接配接

OSI七層的功能講解（續1）

· 網絡層

• 資料包封裝結構
• 源和目的方的邏輯位址

• 根據標頭的邏輯位址選路

  · 傳輸層

• 使用者程序間的通信
• 承上啟下

OSI七層的功能講解（續2）

· 會話層

• 建立使用者間的會話關系

  · 表示層

• 定義傳遞資訊的文法和語義

• 編碼和解碼、壓縮解壓縮、加密解密

  · 應用層

• 提供使用者的接口

TCP/IP協定簇

OSI模型與TCP/IP模型

· TCP/IP四層模型

· 實際的網絡中更多使用TCP/IP五層模型

TCP/IP 4層模型	TCP/IP 5層模型	OSI 7層模型
應用層	應用層	應用層
^	表示層
^	會話層
傳輸層	傳輸層	傳輸層
網絡層	網絡層	網絡層
^	資料鍊路層	資料鍊路層
網絡接口層
^	實體層	實體層

TCP/IP協定簇的組成

· TCP/IP使一系列協定的集合，是以嚴格的稱呼應該是TCP/IP協定族

· 在實體層和資料鍊路層，TCP/IP并未定義任何特定協定

• 它支援所有标準的和專用的協定，例如廣泛使用的以太網

TCP/IP 5層模型各層主要作用

· 應用層主要是各種軟體，主要作用是發送資料

• 實作：各種軟體、APP

• 裝置：各種智能裝置

  · 傳輸層主要是負責資料的傳輸方式确定（重要概念：端口，不同的軟體使用的端口号不相同）

• 實作：TCP(Transmission Control Protocol)-傳輸控制協定

  UTP(User Datagram Protocol)- 使用者 資料封包 協定

  · 網絡層主要是為裝置提供位址，以及如何尋找這個位址

• 實作：IP(Internet Protocol)- 網際網路協定

  · 資料鍊路層主要是提供裝置之間的邏輯鍊路的建立、維護和拆阻

• 實作：Ethernet(以太網)

  · 實體層主要是提供規定裝置的實體特性以及電氣特性

• 實作：網線、水晶頭、光纖

數值轉換

IP位址分類

IP位址的分類

· IP作用：在一定範圍内，唯一的表示一個可以上網的裝置

· IP位址分為A、B、C、D、E五類，每一類有不同的劃分規則

• A類位址：0.0.0.1 ~ 127.255.255.255 (0)2
• B類位址：128.0.0.0 ~ 192.255.255.255 (10)2

• C類位址：192.0.0.0 ~ 223.255.255.255 (110)2

  · 特殊IP位址：

• 廣播位址：主機位全為1的IP位址，表示的是一個網段内的“所有主機”
• 網絡位址：主機位全為0的IP位址，表示的是一個網段(網絡範圍)，不表示任何主機
• 回環位址：即IP位址的第一個位元組取值127的位址
• 無位址：當終端使用DHCP協定獲得動态IP位址之前，裝置發送的DHCP包的IP位址都是0.0.0.0

• 廣播位址(特殊)：即32bit的IP位址，全部都是1

  · 192.168.1.255/24 類似的IP位址不可以配置在網卡上，因為該IP位址是“廣播位址”

私有位址

· 私有位址

·- 私有位址：可以在任何機關/家庭/機構中免費的、重複利用的。使用私有位址的裝置，隻能在區域網路内部通信，不能上網

• A類：10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
• B類：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255

• C類：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

  ·- 公有位址：需要向營運商花錢購買的，存在網際網路上

  · 子網劃分

  · IPV6

子網路遮罩

子網路遮罩的作用

· 用來确定IP的網絡位址

· 32個二進制位

• 對應IP位址的網絡部分用1表示

• 對應IP位址的主機部分用0表示

  · IP位址和子網路遮罩作邏輯“與”運算得到網絡位址

子網路遮罩的特點

· 子網路遮罩的特點

• 和IP位址一樣長，都是32bit
• 在掩碼中，與IP位址的網絡位相對應時，都用1表示
• 在掩碼中，與IP位址的主機位相對應時，都用0表示

• 在掩碼中，1永遠在左邊，0永遠在右邊；并且永遠不會交叉出現

  注：反掩碼：掩碼中的0和1互相颠倒