[Network] 計算機網絡基礎知識總結
閱讀目錄
1. 網絡層次劃分
2. OSI七層網絡模型
3. IP地址
4. 子網掩碼及網絡劃分
5. ARP/RARP協議
6. 路由選擇協議
7. TCP/IP協議
8. UDP協議（看不懂）
9. DNS協議
10. NAT協議（講的太略，待查）
11. DHCP協議（標一下，估計之後要用）
12. HTTP協議
13. 一個舉例（嘗試完全理解這個例子中；嗯，沒理解，打算找個按時間順序寫的例子）
在瀏覽器中輸入 www.baidu.com 後執行的全部過程（個人認爲這是TCP/IP的例子而不是七層網絡的例子）
現在假設如果我們在客戶端（客戶端）瀏覽器中輸入http://www.baidu.com,而baidu.com爲要訪問的服務器（服務器），下面詳細分析客戶端爲了訪問服務器而執行的一系列關於協議的操作：(分成了應用層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層，物理層沒有；分層講的，主要爲理解每層在幹什麼，按結構寫的，而不是按時間順序寫的，一個包的產生到最後結果的結束的詳細過程還是沒有(個人認爲))
1）客戶端瀏覽器通過DNS(可以簡單地理解爲將URL轉換爲IP地址)解析到www.baidu.com的IP地址220.181.27.48(C類地址以110開頭，前三個字節作爲網絡號，地址範圍是：192.0.0.0~223.255.255.255)，
通過這個IP地址找到客戶端到服務器的路徑(ARP，是根據IP地址獲取物理地址的一個TCP/IP協議……主機B的MAC地址一旦確定，主機A就能向主機B發送IP通信了)。客戶端瀏覽器發起一個HTTP會話(GET：請求讀取由URL所標誌的信息。POST：給服務器添加信息（如註釋）。PUT：在給定的URL下存儲一個文檔。DELETE：刪除給定的URL所標誌的資源)到220.161.27.48，然後通過TCP進行封裝(應用層數據通過協議棧發到網絡上時，每層協議都要加上一個數據首部（header），稱爲封裝（Encapsulation）如圖)數據包
，TCP報文首部格式：
(傳輸層乾的事)，輸入到網絡層(網絡層乾的事)(路徑選擇、路由及邏輯尋址。它提供的服務使傳輸層不需要了解網絡中的數據傳輸和交換技術。網絡層只是根據網絡地址將源結點發出的數據包傳送到目的結點，而傳輸層則負責將數據可靠地傳送到相應的端口。)。
2）在客戶端的傳輸層，把HTTP會話請求分成報文段(不同的協議層對數據包有不同的稱謂，在傳輸層叫做段（segment），在網絡層叫做數據報（datagram），在鏈路層叫做幀（frame）。)，添加源和目的端口，如服務器使用80端口監聽客戶端的請求，客戶端由系統隨機選擇一個端口如5000，與服務器進行交換，服務器把相應的請求返回給客戶端的5000端口。然後使用IP層(該層主要包括3個協議,IP,ARP,IARP.把這三個協議放到一起學習是因爲這三個協議處於同一層，ARP協議用來找到目標主機的Ethernet網卡Mac地址，IP則承載要發送的消息。數據鏈路層可以從ARP得到數據的傳送信息，而從IP得到要傳輸的數據信息。)的IP地址查找目的端(嗯，目的端，不是目的端口)。
3）客戶端的網絡層不用關係應用層或者傳輸層的東西，主要做的是通過查找路由表確定如何到達服務器，期間可能經過多個路由器，這些都是由路由器來完成的工作，不作過多的描述，無非就是通過查找路由表決定通過那個路徑到達服務器。
4）客戶端的鏈路層，包通過鏈路層發送到路由器，通過鄰居協議查找給定IP地址的MAC地址，然後發送ARP請求查找目的地址，如果得到迴應後就可以使用ARP的請求應答交換的IP數據包現在就可以傳輸了，然後發送IP數據包到達服務器的地址。
1、A類IP地址
一個A類IP地址是指， 在IP地址的四段號碼中，第一段號碼爲網絡號碼，剩下的三段號碼爲本地計算機的號碼。如果用二進制表示IP地址的話，A類IP地址就由1字節的網絡地址和3字節主機地址組成，網絡地址的最高位必須是“0”。A類IP地址中網絡的標識長度爲8位，主機標識的長度爲24位，A類網絡地址數量較少，有126個網絡，每個網絡可以容納主機數達1600多萬臺。
A類IP地址 地址範圍1.0.0.0到127.255.255.255[1] （二進制表示爲：00000001 00000000 00000000 00000000 - 01111110 11111111 11111111 11111111）。最後一個是廣播地址。
A類IP地址的子網掩碼爲255.0.0.0，每個網絡支持的最大主機數爲256的3次方-2=16777214臺。
2、B類IP地址
一個B類IP地址是指，在IP地址的四段號碼中，前兩段號碼爲網絡號碼。如果用二進制表示IP地址的話，B類IP地址就由2字節的網絡地址和2字節主機地址組成，網絡地址的最高位必須是“10”。B類IP地址中網絡的標識長度爲16位，主機標識的長度爲16位，B類網絡地址適用於中等規模的網絡，有16384個網絡，每個網絡所能容納的計算機數爲6萬多臺。
B類IP地址地址範圍128.0.0.0-191.255.255.255[3] （二進制表示爲：10000000 00000000 00000000 00000000----10111111 11111111 11111111 11111111）。 最後一個是廣播地址。
B類IP地址的子網掩碼爲255.255.0.0，每個網絡支持的最大主機數爲256的2次方-2=65534臺。
3、C類IP地址
一個C類IP地址是指，在IP地址的四段號碼中，前三段號碼爲網絡號碼，剩下的一段號碼爲本地計算機的號碼。如果用二進制表示IP地址的話，C類IP地址就由3字節的網絡地址和1字節主機地址組成，網絡地址的最高位必須是“110”。C類IP地址中網絡的標識長度爲24位，主機標識的長度爲8位，C類網絡地址數量較多，有209萬餘個網絡。適用於小規模的局域網絡，每個網絡最多隻能包含254臺計算機。
C類IP地址範圍192.0.0.0-223.255.255.255[3] （二進制表示爲: 11000000 00000000 00000000 00000000 - 11011111 11111111 11111111 11111111）。
C類IP地址的子網掩碼爲255.255.255.0，每個網絡支持的最大主機數爲256-2=254臺。
私有IP地址是一段保留的IP地址。只是使用在局域網中，在Internet上是不使用的。
私有IP地址的範圍有：
10.0.0.0-10.255.255.255
172.16.0.0—172.31.255.255
192.168.0.0-192.168.255.255
上述的IP地址都是可以使用在局域網中的。
網絡標識：210.73.140.0
主機標識： 2
合起來寫：210.73.140.2 三、IP的尋址規則
1.網絡尋址規則
A、 網絡地址必須唯一。
B、 網絡標識不能以數字127開頭。在A類地址中，數字127保留給內部回送函數。
C、 網絡標識的第一個字節不能爲255。數字255作爲廣播地址。
D、 網絡標識的第一個字節不能爲“0”，“0”表示該地址是本地主機，不能傳送。
2.主機尋址規則
A、主機標識在同一網絡內必須是唯一的。
B、主機標識的各個位不能都爲“1”，如果所有位都爲“1”，則該機地址是廣播地址，而非主機的地址。
C、主機標識的各個位不能都爲“0”，如果各個位都爲“0”，則表示“只有這個網絡”，而這個網絡上沒有任何主機。 ……
1.子網掩碼的概念
子網掩碼是一個32位地址，用於屏蔽IP地址的一部分以區別網絡標識和主機標識，並說明該IP地址是在局域網上，還是在遠程網上。
2.確定子網掩碼數
用於子網掩碼的位數決定於可能的子網數目和每個子網的主機數目。在定義子網掩碼前，必須弄清楚本來使用的子網數和主機數目。
定義子網掩碼的步驟爲：
A、確定哪些組地址歸我們使用。比如我們申請到的網絡號爲 “210.73.a.b”，該網絡地址爲c類IP地址，網絡標識爲“210.73”，主機標識爲“a.b”。
B、根據我們現在所需的子網數以及將來可能擴充到的子網數，用宿主機的一些位來定義子網掩碼。比如我們現在需要12個子網，將來可能需要16個。用第三個字節的前四位確定子網掩碼。前四位都置爲“1”，即第三個字節爲“11110000”，這個數我們暫且稱作新的二進制子網掩碼。
C、把對應初始網絡的各個位都置爲“1”，即前兩個字節都置爲“1”，第四個字節都置爲“0”，則子網掩碼的間斷二進制形式爲：“11111111.11111111.11110000.00000000”
D、把這個數轉化爲間斷十進制形式爲：“255.255.240.0”
這個數爲該網絡的子網掩碼。
3.IP掩碼的標註
A、無子網的標註法
對無子網的IP地址，可寫成主機號爲0的掩碼。如IP地址210.73.140.5，掩碼爲255.255.255.0，也可以缺省掩碼，只寫IP地址。
B、有子網的標註法
有子網時，一定要二者配對出現。以C類地址爲例。
1.IP地址中的前3個字節表示網絡號，後一個字節既表明子網號，又說明主機號，還說明兩個IP地址是否屬於一個網段。如果屬於同一網絡區間，這兩個地址間的信息交換就不通過路由器。如果不屬同一網絡區間，也就是子網號不同，兩個地址的信息交換就要通過路由器進行。例如：對於IP地址爲210.73.140.5的主機來說，其主機標識爲00000101，對於IP地址爲210.73.140.16的主機來說它的主機標識爲00010000，以上兩個主機標識的前面三位全是000，說明這兩個IP地址在同一個網絡區域中，這兩臺主機在交換信息時不需要通過路由器進行10.73.60.1的主機標識爲00000001，210.73.60.252的主機標識爲11111100，這兩個主機標識的前面三位000與011不同，說明二者在不同的網絡區域，要交換信息需要通過路由器。其子網上主機號各爲1和252。
2.掩碼的功用是說明有子網和有幾個子網，但子網數只能表示爲一個範圍，不能確切講具體幾個子網，掩碼不說明具體子網號，有子網的掩碼格式(對C類地址):
2.以下操作循環執行至多n-1次，n爲頂點數：
對於每一條邊e(u, v)，如果Distant[u] + w(u, v) < Distant[v]，則另Distant[v] = Distant[u]+w(u, v)。w(u, v)爲邊e(u,v)的權值；
3.若上述操作沒有對Distant進行更新，說明最短路徑已經查找完畢，或者部分點不可達，跳出循環。否則執行下次循環；
爲了檢測圖中是否存在負環路，即權值之和小於0的環路。對於每一條邊e(u, v)，如果存在Distant[u] + w(u, v) < Distant[v]的邊，則圖中存在負環路，即是說改圖無法求出單源最短路徑。否則數組Distant[n]中記錄的就是源點s到各頂點的最短路徑長度。
