网络层

写在前边 很多家公司（无论是小厂还是大厂）问到的深度不同，网络原理是面试最容易问到的问题，虽然我们在项目中很少去实践它，但是了解其原理，会让我们背后网络通信是如果工作的，既能在面试官面前体现出你的基础是否扎实，也能对以后深入网络这部分学习有更多的了解。 很多同学面试在准备这部分的时候，都会去背，这部分确实很难掌握，我个人总结的最好的学习网络原理的方法就是不用刻意的去记忆而是完全的结合实际去讲整个原理融会贯通。虽然一开始学习起来很吃力，但是稍微用点心，多看几遍，多问自己为什么，把自己当做是开发网络原理的开发者，面试前的准备只要理清逻辑就足够了，而不是去背这部分内容。 而且这部分相同的知识点面试官有多种提问方式，但是其中很多都是换汤不换药。我记得最多的问的是输入URL，到页面呈现出来，其中经历了什么？这道面试题的背后，涉及到了很多网络原理的知识，我们这篇文章不会全部分享到，而是先把由来和网络层次划分弄清楚，就完成了这篇文章的目的。 一、为什么要进行网络层次划分？ 说到网络层次划分并不陌生，我刚刚接触到网络层次的时候一脸懵逼，这么多层，一层不就行了嘛？层与层之间好多协议，还有各种数据包，第一次我放弃了。 当我从新拾起网络层次的时候，我下定决心从根上理解它。首先弄明白它的原理，那必定要知道它的由来，也就是为什么要进行网络层次划分？这个问题问的好。 假如“小鹿”是网络的开发人员

网络中的七层协议为： 应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。那么介绍一下在网络七层协议中传输数据时的工作原理是： 在数据的实际传输中，发送方将数据送到自己的应用层，加上该层的控制信息后传给表示层；表示层如法炮制，再将数据加上自己的标识传给会话层；以此类推，每一层都在收到的数据上加上本层的控制信息并传给下一层；最后到达物理层时,数据通过实际的物理媒体传到接收方。接收端则执行与发送端相反的操作，由下往上，将逐层标识去掉，重新还原成最初的数据。由此可见,数据通讯双方在对等层必须采用相同的协议，定义同一种数据标识格式，这样才可能保证数据的正确传输。 OSI协议模型： 七层结构记忆方法：应、表、会、传、网、数、物 应用层协议需要掌握的是：HTTP（Hyper text transferprotocol）、FTP（file transferprotocol）、SMTP（simple mail transfer rotocol）、POP3（post office protocol 3）、IMAP4（Internet mail access protocol） TCP/IP四层模型 应用层：对应OSI中的应用层、表示层、会话层 物理链路层：对应OSI中的数据链路层、物理层（也有叫网络接口层） 数据包说明： IP层传输单位是IP分组，属于点到点的传输；TCP层传输单位是TCP段

知识点 小 汇总 Catalan数 公式1： \(f(n)=\sum_{i=0}^{n-1}f(i)\times f(n-1-i)\) ,其中 \(f(0)=1\) 如何去理解这个公式？ 我们可以 感性地 把这个化为一个二叉树状态方案问题。 当n=1的时候显然方案数为1,即f(1)=1 当n=2的时候，有以下情况 左边sz 右边sz 总方案 1 0 \(f(1)\times f(0)=1\) 0 1 \(f(0)\times f(1)=1\) 所以f(2)=5 当n=3的时候，有以下情况 左边sz 右边sz 总方案 2 0 \(f(2)\times f(0)=5\) 1 1 \(f(1)\times f(1)=1\) 0 2 \(f(0)\times f(2)=5\) 所以f(3)=11 那么我们这样往下推，就得到了 左边sz 右边sz 总方案 n-1 0 \(f(n-1)\times f(0)\) n-2 1 \(f(n-2)\times f(1)\) n-3 2 \(f(n-3)\times f(2)\) …… …… …… 2 n-3 \(f(2)\times f(n-3)\) 1 n-2 \(f(1)\times f(n-2)\) 0 n-1 \(f(0)\times f(n-1)\) 故得到上述式子。 公式2： \(f(n)=\frac{1}{n+1}C^n_{2n}\)

计算机网络概述 11111 OSI 参考模型 OSI(Open System Interconnect)即开放系统互联,一般都叫OSI参考模型,是国际标准化组织在1985年研究的网络互联模型,该体系结构标准定义了网络互联的七层框架(物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层),即OSI开放系统互连参考模型.在这一框架下进一步详细规定了每一层的功能,以实现开放系统环境中的互连性、互操作性和应用的可移植性,接下来将整理一些常用功能的知识点. 物理层次 协议作用 应用层 为用户提供服务,给用户一个接口 表示层 为数据提供表示,加密与压缩 会话层 确定数据是否需要传输,建立管理与终止会话 传输层 可靠与不可靠的数据传输,以及后期的错误检测 网络层 进行逻辑地址编址,实现不同网络之间的路由选择 数据链路层 进行硬件(MAC)地址编址有,差错的校验 物理层 电气特性,设备之间进行比特流的传输 以上的列表是一个通用的网络系统模型,并不是一个协议定义.实际上OSI模型从来没有被真正实现过,但是,出于其模型的广泛指导性,现在的网络协议都已经纳入了OSI参考模型的范围之内,OSI参考模型一共有7层,每层的作用在上面有说明,这也是网络方面的基础知识. ◆每层间作用◆ 物理层: 电器特性,设备之间比特流的传输,实现比特流的透明传输. 主要设备: 中继器、集线器 主要功能:

OSI七层模型介绍 ： OSI参考模型其实就是讨论通信问题，所不同其针对的是计算机通过网线或无线网去通信。为了容易理解，首先用一个例子来形容： 我写一封信给朋友，首先，是我写信，讲往事如风，说我们两个人之间的老故事，这些东西只要我两之间懂就OK了。好写完后，我就寄信去了。。具体的寄信跑腿等工作，则属于下一层了。那么下一层是谁呢？对，邮政局。邮政局把信纸装进固定格式的信封中，信封上有固定格式的要求。那么邮政局不需要知道信到底写了什么，他们不关心，只管捯饬信封就可以，让对方拿到信封后知道那是给我朋友的就OK了。好，这个层次结束。。那么是不是没其他层次了呢？？错，还有一个层次，那就是最底层。邮递员层。。他们负责跑腿，例如骑马，骑车或者开火车开飞机，随便，反正是具体的跑腿工作。。。好，回过头来看，写一封信进行通信，分了三个层次：我和朋友，属于用户层，负责信内容的书写和阅读；邮政局，属于类似于OSI的运输层，负责信封的格式书写和阅读。。邮递员，最底层，类似于OSI的物理层，负责具体的传输方式。 好，回到OSI，这个以计算机为原始设备的通信模型，考虑的要复杂一些而已，分成了7个层次。最底层，物理层:负责具体的传输媒介以及其对应的传输方式，解决的问题是实现比特流的传输。数据链路层：负责相邻两个节点间比特流的识别，即以字节为单位去找出“每页信纸”。网络层：实现网络中任意两个节点间的连通和数据转发。

OSI七层模型图 从图中我们已经了解到OSI七层分为：物理层；数据连接层；网络层；传输层；会话层；表示层；应用层。 OSI七层各层的讲解： 1.物理层： 在OSI参考模型中，物理层（Physical Layer）是参考模型的最低层，也是OSI模型的第一层。 物理层的主要功能是：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。 物理层的作用是实现相邻计算机节点之间比特流的透明传送，尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异。使其上面的数据链路层不必考虑网络的具体传输介质是什么。“透明传送比特流”表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化，对传送的比特流来说，这个电路好像是看不见的。 设备：网卡，网线，集线器，中继器，调制解调器 2.数据链路层： 数据链路层（Data Link Layer）是OSI模型的第二层，负责建立和管理节点间的链路。该层的主要功能是：通过各种控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。 在计算机网络中由于各种干扰的存在，物理链路是不可靠的。因此，这一层的主要功能是在物理层提供的比特流的基础上，通过差错控制、流量控制方法，使有差错的物理线路变为无差错的数据链路，即提供可靠的通过物理介质传输数据的方法。 该层通常又被分为介质访问控制（MAC）和逻辑链路控制（LLC）两个子层。

T C P / I P协议族是一组不同的协议组合在一起构成的协议族。尽管通常称该协议族为 T C P / I P，但T C P和I P只是其中的两种协议而已（该协议族的另一个名字是 I n t e r n e t协议族(Internet Protocol Suite)）。 TCP / IP通常被认为是一个四层协议系统，如图 1 - 1所示。 每一层负责不同的功能： 1) 链路层 ，有时也称作数据链路层或网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。它们一起处理与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。 2) 网络层 ，有时也称作互联网层，处理分组在网络中的活动，例如分组的选路。在TCP / IP协议族中，网络层协议包括 I P协议（网际协议），I C M P协议（I n t e r n e t互联网控制报文协议），以及I G M P协议（I n t e r n e t组管理协议）。 3 ) 运输层 主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在 T C P / I P协议族中，有两个互不相同的传输协议：T C P（传输控制协议）和U D P（用户数据报协议）。 T C P为两台主机提供高可靠性的数据通信。它所做的工作包括把应用程序交给它的数据分成合适的小块交给下面的网络层，确认接收到的分组，设置发送最后确认分组的超时时钟等

废话不说，直接上干货。 1.协议的概念和作用 为了能让计算机之间能够通信，计算机需要定义通信规则，这些规则就是协议。规则有多种，协议也有多种。协议就是数据封装格式+传输。 2.OSI七层模型 应用层：提供网络服务和最终用户软件之间的接口服务。 表示层：数据的表示、安全、压缩。 会话层：建立、管理、中止会话。 传输层：定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验。 网络层：进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择。 数据链路层：建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错检验等功能。 物理层：网线、同轴电缆等。 3.TCP/IP参考模型 常用的协议： TCP/IP协议被称为传输控制协议/互联网协议，又称网络通讯协议，是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的，是一个很大的协议集合。 物理层和数据链路层没有定义任何特定协议，支持所有的标准和专用的协议。 网络层定义了网络互连，也就是IP协议： (1) 网际协议(IP)：负责主机和网络之间寻址和路由数据包。 (2) 地址解析协议(ARP)：获得同一物理网络中的硬件主机MAC地址。 (3) 网际控制消息协议(ICMP)：发送消息，并报告有关数据包的传送错误。 (4) 互联网管理协议(IGMP)：IP主机向本地多路广播路由器报告主机组成员。 传输层定义了TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)。 应用层定义了HTTP(超文本传输协议)

概述 21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。 三网：电信网络、有线电视网络和计算机网络。随着技术的发展，电信网络和有线电视网络都逐渐融入了现代计算机网络的技术，即网络融合。 计算机网络向用户提供的最重要的功能：连通性和共享。 因特网概述 网络由若干结点和连接这些节点的链路组成。网络中的结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。 internet互联网或互连网是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。 Internet因特网则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前生是美国的ARPANET。 万维网WWW（World Wide Web）由欧洲原子核研究组织CERN开发，并被广泛使用在因特网上。 因特网发展的三个阶段： 1、第一阶段是从单个网络ARPNET向互联网发展的过程。 2、第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。主干网、地区网和校园网（或企业网）。 3、第三阶段的特点是多层次ISP结构的因特网。IP地址的管理机构不会把一个单个的IP地址分配给单个用户，而是把一批IP地址有偿租赁给经审查合格的ISP。根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不同，ISP分为不同的层次：主干ISP、地区ISP、本地ISP。 从原理上讲

功能 异构网络互连： 当中继系统是 转发器，网桥或者交换机 时，一般并不称之为网络互连，因为这 仅仅是把一个网络扩大了 ，而这仍然是一个网络。 网络互连通常是指用 路由器 进行 网络互联 和路由选择。 IP数据报的传送：网络地址不变，链路层地址变化 （层次化）（即 源、目的地址不变，而交通工具改变了 ） 路由算法 静态路由算法： 基本概念： 又称 非自适应路由算法 。指由网络管理员手工配置的路由信息。 优点： 简便、可靠 适用性： 大型和复杂 的网络环境通常 不宜采用 静态路由。 在 负荷稳定、拓扑变化不大 的网络中运行效果很好 故仍广泛用于 高度安全的军事系统 和 较小的商业网络 动态路由算法： 基本概念： 又称 自适应路由算法 。值路由器上的路由表项是通过相互连接的路由器之间彼此交换信息，然后按照一定的算法优化出来的，而这些路由信息会在一定时间间隙里不断更新，以适应不断变化的网络，以随时获得最优的寻路效果。 优点： 能改善网络的性能并有助于流量控制 缺点： 算法复杂，会增加网络的负担，有时因对动态变化的反应太快而引起振荡，或反应太慢而影响网络路由的一致性。 距离-向量路由算法 每个结点 仅与它的直接邻居交谈 ，它为它的邻居 提供从自己到网络中所有其它节点的最低费用估计 。 在 距离-向量路由算法 中，所有结点都定期地将它们的整个路由选择表传达给所有与之 直接相邻 的结点。