网络基础知识

一、从小网到大网

LAN（局域网）（基本单位）

Local Area Network 的缩略语

比如：公司或者几个小伙伴打游戏，几台电脑用交换机连起来，这个小规模网络就称作LAN

LAN通过路由器连接到WAN。一端先连到服务商路由，服务商那边再连到其他路由。通过这种方式就最终接入互联网主干线缆上。

把像LAN这样的一张张小网都连起来，就织成一张叫互联网的大网。

WAN（广域网）

Wide Area Network

局域网大小受限：跨越一个办公室、一个校园

广域网：跨度更大，一个城镇，一个省，一个国家甚至全世界

局域网将主机互连，广域网则将交换机、路由器或调制解调器之类的连接设备互连。

局域网为机构私有，广域网则由通信公司创建并运营，并租给使用它的机构。

互联网（internet）

如今已很少见到独立存在的LAN或者WAN，它们现在都是互相连接的。这个大网就叫互联网或网际网。

互联网与因特网

互联网（internet，i小写，普通名词)，泛指由若干计算机网络(包括局域网、城域网、广域网等)组成的网络。

因特网（Internet，专用名词)，特指当前世界上最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且前身由美国的ARPANET演变而来。因特网是互联网的一种。

由于TCP/IP是目前应用最多的网络协议，所以可以说因特网是互联网的主干网络，但是不能将互联网等同于因特网。因为还存在如“欧盟网”（Euronet）,“欧洲学术与研究网”（EARN）等其他网络。

TCP/IP协议

因为信息可以以电信号的形式在网线中传播，所以计算机彼此之间就能够进行信息交换。但为了交换信息，还必须在发送者和接收者之问事先确定发送方式。这种对信息发送方式的规定或约束就称为“协议”（Protocol )。如今小到公司内部的网络，大到互联网，TCP/IP 协议族已然成为了现行的标准。

总结：

小网---->>集线器/交换机---->>路由器和ISP（骨干网和供应商网络）----->>连接到大网

如今全世界就剩一张网了，采用/TCP/IP 协议族。

二、网络也是硬件与软件的集合体

硬件标识：网卡地址

以教室小网为例：有以下几种硬件

每台电脑上的网卡、网线、将网线集中起来的集线器以及接入互联网的路由器。

网卡：选的是最普通的以太网网卡。

这个规格一定，其他的跟着都确定了。这样意味着其中传输的电信号一致了。这样，无论是Linux机器还是Win的，硬件上就互连了。

LAN用称作MAC（Media Access Control）地址的编号来指定电信号的接收者。每块网卡所带的ROM中，都预先烧制了一个唯一的MAC地址。由网卡制造商负责确定MAC地址是什么。由于MAC地址前六位是厂商编号，后六位是流水号，所以世界上每个MAC地址都是独一无二的。

 实操：如何查看MAC地址# windows：win11设置里面可查。或者用cmd调出命令ipconfig allC:\Users\Andrew>ipconfig /all以太网适配器 以太网:  媒体状态 . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开连接  连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . :  描述. . . . . . . . . . . . . . . : Realtek PCIe GbE Family Controller  物理地址. . . . . . . . . . . . . : 9C-2D-CD-06-68-45   #（这个便是我的网卡地址）# Linux：[root@web01 ~]# ifconfigeth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500      inet 10.0.0.7 netmask 255.255.255.0 broadcast 10.0.0.255      inet6 fe80::20c:29ff:fe63:27a prefixlen 64 scopeid 0x20<link>      ether 00:0c:29:63:02:7a txqueuelen 1000 (Ethernet)      RX packets 3232 bytes 292314 (285.4 KiB)      RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0      TX packets 2202 bytes 278010 (271.4 KiB)      TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0其中：ether 00:0c:29:63:02:7a 就是MAC地址00:0c:29 代表制造商63:02:7a 代表产品编号

软件标识：IP地址

MAC 地址虽然可以在硬件层面上标识网卡，可是如果只有 MAC地址也很不方便。因为企业或组织需要对计算机分组管理，但是他们却没有办法把 MAC 地址前面的若干位统一起来。而且在互联网这种全世界的计算机都连接在一起的大型网络中，必须要有一种机制能够把数据的发送目的地像邮政编码那样整理并标识出来。假如在互联网中只能使用 MAC 地址，那么会发生什么呢？在接入互联网的数量众多的计算机中，只有尚未进行任何分组处理的编号 （MAC地址）。这样的话，仅仅是寻找信息的发送目的地就要花费大量的时间。

因此，在ICP/IP 网络中，除了硬件上的MAC 地址，还需要为每台计算机设定一个软件上的编号。这个编号就是众所周知的IP地址。

通常把设定了IP地址的计算机称为“主机”（Host）。因为路由器也算是计算机的一种，所以它们也有IP地址，在使用TCP/IP的网络中，传输的数据都会携带 MAC 地址和IP地址两个地址。

IPv4地址是一个32位的整数，每8位一组。每8位换算成十进制后范围是0~255。因此可用作IP地址的整数是0.0.0.0~255.255.255.255

通过IP就可以轻松对计算机进行分组了。比如前面三段代表公司，后面代表内部计算机。通常前三段称为“网络地址”，后面的称为“主机地址”。

 查看IP地址# Windows本机和上面一样输入C:\Users\Andrew>ipconfig /all......以太网适配器 VMware Network Adapter VMnet8:  连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . :  描述. . . . . . . . . . . . . . . : VMware Virtual Ethernet Adapter for VMnet8  物理地址. . . . . . . . . . . . . : 00-50-56-C0-00-08  DHCP 已启用 . . . . . . . . . . . : 是  自动配置已启用. . . . . . . . . . : 是  本地链接 IPv6 地址. . . . . . . . : fe80::7b:b04b:b427:d987%20(首选)  IPv4 地址 . . . . . . . . . . . . : 10.0.0.1(首选)  子网掩码 . . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0  获得租约的时间 . . . . . . . . . : 2022年10月6日 6:16:56  租约过期的时间 . . . . . . . . . : 2022年10月6日 8:01:56  默认网关. . . . . . . . . . . . . :  DHCP 服务器 . . . . . . . . . . . : 10.0.0.254  DHCPv6 IAID . . . . . . . . . . . : 704663638  DHCPv6 客户端 DUID . . . . . . . : 00-01-00-01-2A-75-87-31-9C-2D-CD-06-68-45  主 WINS 服务器 . . . . . . . . . : 10.0.0.2  TCPIP 上的 NetBIOS . . . . . . . : 已启用......#可以看到虚拟机虚拟网卡VMnet8的IP：10.0.0.1子网掩码：255.255.255.0（作用是标识32位的IP地址中从哪一位到哪一位是网络地址，哪一位到哪一位是本机地址：转化为二进制，值为1的段对应网络地址，0代表本机地址）对应是11111111,11111111,11111111,00000000，则前24位是网络地址，后8位是主机地址# 在Linux虚拟机上也可以看到虚拟机分配的子网网段：10.0.0.XXX

ARP协议：实现IP地址和MAC地址的转换

Windows查询IP和MAC的对应缓存表：arp -a

三、DHCP服务

DHCP全称：Dynamic Host Configuration Protocol（动态主机设置协议）

在win里面控制面板里打开这个：

默认选的“自动获取IP地址”会使电脑启动时去DHCP服务器获取IP和掩码，以及DNS服务器地址，并自动配置。

网关：通常会把路由器的IP放在这里。也就是说，路由器是大门。（Gateway）

四、路由器

路由器也是台计算机。相当于数据传输过程中每个路口的指路人

分布在世界各地的LAN中的路由器互相交换着信息，才使得互联网可以联通。这种信息被称为“路由表”，用来记录信息该发往哪里。在路由表中只会记录与之相邻的路由器的路径，而不是世界范围的所有路径。

# 查看路由表C:\Users\Andrew>route printIPv4 路由表===========================================================================活动路由:        网络目标       网络掩码               网关             接口   跃点数         0.0.0.0          0.0.0.0      192.168.1.1         192.168.1.2     50        10.0.0.0    255.255.255.0           在链路上          10.0.0.1    291        10.0.0.1  255.255.255.255           在链路上          10.0.0.1    291      10.0.0.255  255.255.255.255           在链路上          10.0.0.1    291    ......     # 查看路由过程网站服务器的内容需要经若干此路由器转发（称为路由过程routing）才能到达你我电脑上。C:\Users\Andrew>tracert 通过最多 30 个跃点跟踪到  [36.152.44.96] 的路由: 1   <1 毫秒   <1 毫秒   <1 毫秒 192.168.1.1 [192.168.1.1] 2     5 ms     6 ms     2 ms  100.81.0.1 3     *       *       *     请求超时。 4     8 ms     9 ms     5 ms  221.183.53.225 5    13 ms    10 ms    10 ms  221.183.40.58 6    13 ms    14 ms    11 ms  221.183.59.50 7     *       *       *     请求超时。 8     *       *       *     请求超时。 9    15 ms    13 ms    10 ms  36.152.44.96     # <<-------到达百度的服务器跟踪完成。有意思把！！这里按顺序列出了数据前进路上途径的IP地址~~## 即，从我电脑出发，经过9次路由才到达百度的服务器。

五、DNS服务器

# 比较好记的是FQDNFQDN：通常把每个人电脑主机名+其所在LAN的域名的组合称为FQDN。这个名字也是独一无二的，与IP等价。# DNS在互联网中，IP地址不好记忆，使用起来很麻烦，于是人们发明出了DNS服务器，用于把FQDN（类似）解析成IP地址。DNS 服务器道常被部署在各个 LAN 中，里面记录着FQDN和IP地址的对应关系表世界范围内的 DNS 服务器是通过相互合作运转起来的，如果一台DNS眼务器无法解析域名，它就会去询问其他的 DNS服务器。这套流程是自动进行的，诸位并不会意识到。# 查询DNS服务器C:\Users\Andrew>nslookup默认服务器: UnKnownAddress: fe80::1>       # <<------试试查下百度服务器: UnKnownAddress: fe80::1非权威应答:           # <<------电脑去询问了网上其他DNS服务器名称:   :  36.152.44.96         36.152.44.95Aliases: 

六、ARP（地址解析协议）：实现IP地址和MAC地址的转换

在互联网的世界中，到处传榆的都是附带了IP地址的数据。但是能够标识作为数据最终接收者的网卡的，还是MAC 地址。于是在计算机中就加入了一种程序，用于实现由IP地址到MAC地址的转换。这就是ARP协议（地址解析协议）

ARP的工作方式非常有意思。它会对LAN中所有的计算机提问：“有谁的IP地址是xxx吗？有的话请把你的MAC地址告诉我。”通常把这种同时向所有LAN内计算机发送数据的过程称作“广播”。通过广播询问，如果有某台计算机回复了 MAC地出，那么这台计算机的I地址和 MAC 地址的对应关系也就明确了。ARP的工作也是自动进行的，诸位并不会意识到。

如果为了查询 MAC 地址，每回都要进行广播询问，那么查询的效率就会降低。于是 ARP 还提供了缓存的功能，当向各个计算机都询问完一轮之后，就会把得到的 MAC 地址和 ip地址的对应关系缓存起来(临时保存在内存中)。存起来的这些对应关系信息称作“ARP缓存表”。只要在命令提示符窗口中执行 arp-a命令，就可以查看当前 ARP缓存表中的内容。

Windows查询IP和MAC的对应缓存表：arp -a