全网最受欢迎的网工圈公众号：学习网络技术的终极指南
点击上方的蓝字来关注全网最受欢迎的网工圈公众号！这个网工圈是运营最早的（在 2014 年 12 月）公众号！如果想要学习和入门网络技术，关注我并且将我置顶就足够了！五一劳动节快乐
（龙哥偷偷告诉你们，文末有福利喔！）
计算机网络学习的核心内容为网络协议的学习。网络协议是为在计算机网络中进行数据交换而构建的规则、标准或者约定的集合。不同用户的数据终端可能采用的字符集各异，若两者要进行通信，就必须在一定的标准之上进行。我们的语言可以用一个很形象的比喻来形容。我们的大天朝地域广阔、人口众多，地方性语言极为丰富，并且方言之间的差距十分巨大。B 地区的人可能根本无法接受 A 地区的方言。正因如此，我们需要为全国人进行沟通建立一个语言标准，而这就是我们的普通话所起到的作用。放眼全球来看，我们与外国友人沟通的标准语言是英语，所以我们才要努力学习英语。
计算机网络协议有很多种，就像我们的语言一样丰富多样。ARPA 公司在 1977 年到 1979 年期间推出了一种网络协议，这种网络协议受到了广泛的喜爱和追捧。其中最主要的原因是它推出了大家都知道的 TCP/IP 标准网络协议。目前，TCP/IP 协议已经成为计算机领域中的“通用语言”。下图是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
国际标准化组织（ISO）在 1978 年提出了“开放系统互联参考模型”。其目的是让不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信。这样就能在更大的范围内建立计算机网络。这个模型即著名的 OSI/RM 模型（Open / Model）。它把计算机网络体系结构的通信协议划分成了七层，从下往上分别是：有物理层（Layer）；还有数据链路层（Data Link Layer）；以及网络层（Layer）；再有传输层（Layer）；接着是会话层（Layer）；随后是表示层（Layer）；最后是应用层（Layer）。在这七层中，第四层负责完成数据的传送服务，而上面的三层是面向用户的。
常见的网络层次划分除了标准的 OSI 七层模型之外，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面的图所示：
二、OSI七层网络模型
TCP/IP 协议是互联网的基础协议，这一点毫无疑问。如果没有它，就根本无法上网。任何与互联网有关的操作都离不开 TCP/IP 协议。无论是 OSI 七层模型，还是 TCP/IP 的四层、五层模型，每一层都有自己专属的协议，这些协议能够完成相应的工作，并且能够与上下层级进行沟通。因为 OSI 七层模型对网络进行了标准的层次划分，所以我们选取 OSI 七层模型作为例子，然后从下往上依次进行介绍。
1）物理层（ Layer）
激活通信端点之间的机械特性，维持通信端点之间的机械特性，关闭通信端点之间的机械特性；激活通信端点之间的电气特性，维持通信端点之间的电气特性，关闭通信端点之间的电气特性；激活通信端点之间的功能特性，维持通信端点之间的功能特性，关闭通信端点之间的功能特性；激活通信端点之间的过程特性，维持通信端点之间的过程特性，关闭通信端点之间的过程特性。该层为上层协议提供了一个可传输数据的可靠的物理媒体。简单来讲，物理层能让原始的数据在各种物理媒体上得以传输。物理层要记住两个重要的设备名称，一个是中继器（也叫放大器），另一个是集线器。
2）数据链路层（Data Link Layer）
数据链路层以物理层提供的服务为基础，向网络层提供服务。它最基本的服务是把源自网络层的数据，可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。为达成这一目的，数据链路需具备一系列相应功能。主要包含以下方面：其一，要懂得如何把数据组合成数据块，在数据链路层中，这种数据块被称作帧（frame），帧是数据链路层的传送单位；其二，要能控制帧在物理信道上的传输，其中包括怎样处理传输差错，怎样调节发送速率以使其与接收方相适配；其三，要在两个网络实体之间提供对数据链路通路的建立、维持和释放的管理。数据链路层会在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。其作用包含：进行物理地址的寻址；把数据进行成帧处理；实施流量控制；对数据进行检错操作；若数据有误则进行重发等。
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> 重要设备名称：交换机。
3）网络层（ Layer）
网络层的目的是在两个端系统间进行数据透明传送。其具体功能有寻址与路由选择，还有连接的建立、保持及终止等。它所提供的服务让传输层无需知晓网络中的数据传输和交换技术。若想用少词记住网络层，那便是“路径选择、路由及逻辑寻址”。
网络层包含众多协议，其中有最为重要的协议，它是 TCP/IP 的核心协议，即 IP 协议。IP 协议较为简单，只是提供了不可靠且无连接的传送服务。IP 协议的主要功能包含：进行无连接的数据报传输，进行数据报的路由选择，以及进行差错控制。实现 IP 协议功能需配套使用的协议有地址解析协议 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。这些具体的协议我们将在后续部分进行总结，而网络层的重点在于：
网络层的职责之一是对子网间的数据包进行路由选择。同时，网络层还能够实现诸如拥塞控制、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（ ，因特网互联协议）;
ICMP协议（ ，因特网控制报文协议）;
ARP协议（，地址解析协议）;
RARP协议（ ，逆地址解析协议）。
4> 重要的设备：路由器。
4）传输层（ Layer）
第一个端到端指的是主机到主机的层次。传输层的职责是把上层数据进行分段，并且能够提供端到端的传输，这种传输可以是可靠的，也可以是不可靠的。同时，传输层还要对端到端的差错进行控制，也要处理端到端的流量控制问题。
传输层的任务在于依据通信子网的特性，以最优化的方式利用网络资源。它要为两个端系统的会话层之间，提供建立传输连接、维护传输连接以及取消传输连接的功能，并且负责端到端的可靠数据传输。在这一层，信息传送所使用的协议数据单元被称作段或者报文。
传输层负责把数据可靠地传送到相应的端口。
有关网络层的重点：
传输层的职责包括将上层数据进行分段。它还能够提供端到端的传输，这种传输可以是可靠的，也可以是不可靠的。同时，传输层也负责端到端的差错控制以及流量控制问题。
包含的主要协议有：TCP 协议，它是传输控制协议；还有 UDP 协议，即 User 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。它负责建立进程之间的会话，也负责管理进程之间的会话，还负责终止进程之间的会话。会话层还会利用在数据中插入校验点的方式来实现数据的同步。
6）表示层
https://img2.baidu.com/it/u=57830341,4197653603&fm=253&fmt=JPEG&app=120&f=JPEG?w=500&h=647
表示层会对上层的数据或信息进行变换，其目的是确保一个主机的应用层信息能够被另一个主机的应用程序所理解。表示层进行的数据转换包含数据的加密、压缩以及格式转换等操作。
7）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。
会话层、表示层和应用层重点：
1> 数据传输基本单位为报文；
- HTTP 协议，即 Hyper Text 。
三、IP地址
1）网络地址
IP 地址包含网络号（其中包含子网号）以及主机号。网络地址的主机号是全 0 的。网络地址意味着整个网络。
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。
广播地址的主机号与网络地址的主机号恰好相反。在广播地址中，主机号是全 1 的。当把消息发送至某个网络的广播地址时，这个网络内的所有主机都能够接收到该广播消息。
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：
此范围是在 2016 年 5 月 31 日确定的。
B 类地址是以 10 开头的。它的前两个字节被用作网络号。其地址范围是 128.0.0.0 到 191.255.255.255 。
C 类地址是以 110 开头的。其前三个字节被用作网络号。它的地址范围是从 192.0.0.0 到 223.255.255.255。
D 类地址是以 1110 开头的。其地址范围是从 224.0.0.0 到 239.255.255.255 。D 类地址被用作组播地址，用于一对多的通信。
E 类地址属于保留地址，是留作以后使用的。
只有 A、B、C 存在网络号和主机号的区分，而 D 类地址和 E 类地址并未对网络号和主机号进行划分。
4）255.255.255.255
该 IP 地址所指的是受限的广播地址。受限广播地址和一般广播地址（直接广播地址）存在区别，区别在于受限广播地址仅能在本地网络中使用，而路由器不会对以受限广播地址作为目的地址的分组进行转发；一般广播地址既能够在本地进行广播，也能够跨网段进行广播。主机 192.168.1.1/30 发送直接广播数据包后，192.168.1.5/30 这个另外的网段能收到该数据报；要是发送受限广播数据报，就不能收到。
一般的广播地址（直接广播地址）可以通过某些路由器，不过不是所有的路由器都能让其通过。而受限的广播地址则不能通过路由器。
5）0.0.0.0
常用于获取自身的 IP 地址。比如在我们的 RARP、BOOTP 和 DHCP 协议中，若有未知 IP 地址的无盘机想知晓自己的 IP 地址，它会以 255.255.255.255 作为目的地址，向本地范围（也就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 被当作回环地址，这个回环地址代表着本机的地址，经常被用于对本机进行测试，其中使用得最多的是 127.0.0.1。
7）A、B、C类私有地址
私有地址也被称作专用地址，这些地址不会在全球范围内被使用，仅仅具有本地的意义。
A 类私有地址为 10.0.0.0/8，其范围是从 10.0.0.0 一直到 10.255.255.255
B 类私有地址为 172.16.0.0/12；其范围是 172.16.0.0 到 172.31.255.255
其范围是从 192.168.0.0 到 192.168.255.255
4、子网掩码及网络划分
随着互联网应用的持续拓展，原先的 IPv4 存在的弊端逐步显现出来。其弊端表现为网络号占位过多，而主机号位过少，正因如此，它所能提供的主机地址变得越来越稀缺。目前，除了在企业内部通过使用 NAT 利用保留地址自行分配之外，通常会对一个高类别的 IP 地址进行再次划分，从而形成多个子网，以供不同规模的用户群使用。
这里的主要目的是在网络分段的情况下有效利用 IP 地址。通过将主机号的高位部分取作子网号，从通常的网络位界限出发，扩展或压缩子网掩码，以此来创建某类地址的更多子网。然而，在创建更多子网时，每个子网上的可用主机地址数目会比原来减少。
什么是子网掩码？
子网掩码的作用是标志两个 IP 地址是否同属于一个子网。子网掩码是 32 位二进制地址。它的每一位：1 代表该位是网络位，0 代表主机位。子网掩码和 IP 地址一样，使用点式十进制来表示。如果两个 IP 地址在子网掩码的按位与计算下结果相同，就表明它们属于同一子网。
计算子网掩码时，需注意 IP 地址中的保留地址。其中包括“0”地址和广播地址。当主机地址或网络地址全为“0”或“1”时，就形成了这些保留地址。它们分别代表着本网络地址和广播地址，通常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 地址而言，其子网掩码较为简单。其子网掩码可按照定义直接写出，比如某 B 类 IP 地址是 10.12.3.0 且无须再分割子网，那么该 IP 地址的子网掩码就是 255.255.0.0。倘若它是一个 C 类地址，其子网掩码则为 255.255.255.0。其他情况以此类推，在此不再详细说明。下面我们要介绍的关键是一个 IP 地址，要把它的高位主机位当作划分出的子网网络号，剩下的就是每个子网的主机号，在这种情况下该如何计算每个子网的掩码。
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
要划分子网，必须先清楚要划分的子网数目。同时，要确定每个子网内所需的主机数目。在进行这些操作之后，才能去求子网掩码。
(1) 将子网数目转化为二进制来表示;
若要把 B 类 IP 地址 168.195.0.0 划分成 27 个子网，因为 27 等于 11011 ；
(2) 取得该二进制的位数，为N；
该二进制为五位数，N = 5
https://img0.baidu.com/it/u=3992716893,3360056819&fm=253&fmt=JPEG&app=138&f=JPEG?w=500&h=646
取得该 IP 地址的类子网掩码，把它的主机地址部分的前 N 位置为 1，这样就能得出该 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 进行操作，把主机地址的前 5 位设置为 1，这样就得到了 255.255.248.0
2）利用主机数来计算
若要把 B 类 IP 地址 168.195.0.0 划分成一些子网，并且每个子网内拥有 700 台主机：
(1) 将主机数目转化为二进制来表示；
700=；
如果主机数小于或等于 254 且去掉保留的两个 IP 地址，那么就取得该主机的二进制位数，设为 N，这里 N 肯定大于 8，这意味着主机地址将占据不止 8 位。
该二进制为十位数，N=10；
将该类 IP 地址的主机地址位数全部置 1 需使用 255.255.255.255。接着从后向前将 N 位全部置为 0，这样得到的就是子网掩码值。
将该 B 类地址的子网掩码 255.255.0.0 的主机地址全部设为 1，就得到 255.255.255.255。接着从后往前把后 10 位的数字置为 0，这样就得到了 255.255.252.0。这就是要划分成主机为 700 台的 B 类 IP 地址 168.195.0.0 的子网掩码。
还有一种题型，要求你依据每个网络的主机数量来进行子网地址的规划以及计算子网掩码。这种题型同样可以按照上述原则来进行计算。
一个子网有 10 台主机，对于这个子网而言，所需的 IP 地址为：
10＋1＋1＋1＝13
注意：这个网络连接时需要的网关地址是 1，网络地址是 1，广播地址也是 1。
13 小于 16，16 等于 2 的 4 次方，所以主机位为 4 位。256 减去 16 等于 240，所以该子网掩码为 255.255.255.240。
如果一个子网有 14 台主机，常见的错误是依然分配具有 16 个地址空间的子网，并且忘记给网关分配地址。这样是错误的，因为 14 加上 1（主机自身）加上 1（网关）加上 1（广播地址）等于 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。此时子网掩码为 255.255.255.224。
本来来源于：Poll的笔记
链接：#top
文末福利
你们坚持阅读的话，就会有机会遇到文末福利。上天是公平的，天道酬勤。
本期奖品
《绝技：运用成为顶级黑客》
参考链接：
本期奖品名额
名额：1名（包邮）
龙哥以前得到过别人的帮助，其中包括通过办理助学贷款完成了大学学业，还领取过贫困助学补助。如今他参加工作了，希望能够尽自己的一点力量，希望大家能够理解每次奖品名额不多的原因。
获奖规则
每次公益奖品的名额是有限的。所以，上一期获得奖品的同学不能参与本次活动的奖品。
上一期张三获得了奖项，即便在本期有评论且点赞数最多；李四处于第二名的位置，而李四在上一期没有获奖，那么李四将获得本次的奖品。
上一期的获奖链接：
上一期的获奖情况：（欢迎大家监督）
抽取方法：
老规矩如下：
在本文章下方发表评论，发表想法，进行吐槽都可以，只要是关于网工的且合法合规就行。
在 2020 年 05 月 02 日 21:00 左右这个活动截止日期时，21:00 左右，龙哥会进行手机截屏，并且以截屏为准。只要你评论的点赞数排名能够一直保持第 1 名，就能获得本次奖品。获奖之后，请尽快通过私信告知收货地址，要是逾期了，就会被视为自动放弃本次奖品。
如何提高获奖几率？
每个人都渴望得到，然而名额仅有 1 个，那该怎么办呢？龙哥只会关注你的点赞数，不会在意你的过程。只要你的点赞数是最高的，奖品就会归你所有。对于大家而言，这是公平的。
如果有软件抽取，很难做到公平。
小编透露：你能够让身边的亲朋好友来帮你点赞，也能够让七大姑八大姨来帮你点赞，这些都是可以的。
页:
[1]