网络基础

一、基础介绍
- 数据包的传输过程
- 上网方式
- - 电话线入户
  - 光纤入户
  - 网线入户
- NAT 网络地址转换
- 信道
- - 数据请求过程
二、OSI七层模型
- 物理层
- 数据链路层
- 网络层
- 传输层
- - TCP/UDP
  - TCP的三次握手
- 应用层
- - 递归查询和迭代查询的区别
  - HTTP/HTTPS
  - http和https的差异
  - http的方法区别
  - 常见状态码介绍
- 密钥
- - 对称加密
  - 非对称加密
  - 混合密码
- 证书
- ICMP协议
- FTP协议
- 邮件相关协议
- VPN
- 网络爬虫

一、基础介绍

数据包的传输过程

在这里插入图片描述

数据传输过程中，源mac和目标mac会被路由器更改。

ISP ，因特网服务提供商，例如：移动，电信等

跨网段的主机，ping的时候，第一个数据包会被路由器丢掉。
原因： 第一次发送数据，需要先通过ARP请求找到目的mac，由于ARP请求响应时间超过需要响应的数据包的时间，导致路由器中ARP映射表没有目的IP和mac，此时路由器会将该包丢弃。在第一次ARP请求结束后，ARP映射表有了IP对应的mac，后续就能正常接收到数据包了。

上网方式

电话线入户

ADSL电话拨号上网。上网的时候不能通话，通话的时候不能上网。
非对称数字用户线路，提供上下行不对称的传输带宽。在这里插入图片描述
路由器：以太网口连接局域网，串口连接其他路由器
猫：调试解调器，进行数字信号和模拟信号的转换。

光纤入户

在这里插入图片描述

光猫：光调试解调器，进行数字信号和光信号的转换。

网线入户

NAT 网络地址转换

私网主要用于局域网。例如公司内部网络。公网是得到的IP地址是Internet的公有地址。公网上的计算机可以和Internet上的计算机随意相互访问。

私网IP访问Internet需要进行NAT转换为公网IP。
特点：可以解决公网IP紧缺问题；隐藏内部真实IP，具有安全性。

PAT（PORT address teanslation）端口地址转换：
1，多对一转换，最大程度上节约公网IP资源；
2，采用端口多路复用方式，通过端口标识不同的数据流；
3，目前应用最广泛的NAT实现方式。

信道

信息传输的通道，一条传输介质，如网线上可以有多条信道。

单工通信，信号只能一个方向传输：无线电广播

半双工通信：信号可以双向传输，都是必须交替进行，同一时间只能往一个方向传输，如对讲机。

全双工通信：信号可以双向传输，如手机。

数据请求过程

在这里插入图片描述

二、OSI七层模型

这里介绍实际环境中基础使用到的5层模型。
在这里插入图片描述

物理层

利用传输介质，为数据链路层提供设备的物理连接。

作用：数据传输过程中，实现相邻的计算机之间进行比特流透明传输。

在这里插入图片描述

数据链路层

负责建立和管理节点间的链路。在物理层提供比特流的基础上，通过差错校验，流量控制，使有差错的物理链路变为无差错的数据链路。--------提供可靠的通过物理介质传输数据的方法。

相邻设备之间数据传输。一条链路上传输数据时，需要有对应的通信协议来控制数据的传输。
不同类型的数据链路，所用的通信协议可能不同：
广播信道：CSMA/CD协议（单工通信：集线器，同轴电缆之间），带冲突检测的载波侦听多路访问
点对点信道：PPP协议（如2个路由器之间的信道）

数据链路层的3个基本问题：
封装成帧
透明传输
差错检验

1、封装成帧：IP数据包+帧开始/结束符+帧首尾部。
2、透明传输：传输过程中，不管输入设备是什么数据形式，都可以正确传输到目的地。使用转义字符进行区分部分与结束符冲突的数据，但是接收端接收到的数据还是原来发送的数据，从结果来看，是无感知的。
3、差错检验：防止数据传输中被影响的数据导致出错。
两种差错：
①比特差错：传输过程中可能产生的差错，0变成1，或1变成0
②传输差错：收到的帧没有出现比特差错，出现了真丢失，重复和帧失序。

以太网的MTU为1500字节；
以太网帧：传输在网线上的数据帧
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PPP帧：两个路由器之间传输的帧。（不需要源mac和目的mac，点对点传输）

作用：提供可靠的通过物理介质传输数据的方法。解决同一网络内节点之间的通信。

网卡：
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网卡接收到一个帧，会先进行差错校验（FCS）,校验通过则接受，否则丢弃；
Wireshark抓到的帧没有FCS，因为它抓到的是差错校验通过的帧，FCS被网卡直接丢掉了。
Wi’re’shark抓不到差错校验失败的帧。
因此wireshark工作在数据链路层。

网络层

功能：在数据链路层的基础上，管理网络中的数据，控制数据链路层和传输层之间的数据转发，建立，维持和终止网络的连接，将数据从源端经过若干个节点传送到目的端，向传输层提供最基本的端到端的数据传输服务
解决不同子网间的通信。

网络层数据包由首部+数据组成；
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标识：即ID
标识占16位，当数据包过大进行分片时，同一个数据包的所有片的标志都是一样的。
有一个计数器专门管理数据包的ID，每发出一个数据包，ID就+1

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片偏移
占13位；
片偏移乘以8：字节偏移
每一片的长度一定是8的整数倍；用来辨别每个片所在的具体位置。

传输层

管理端到端的数据传输.

TCP/UDP

TCP协议：
特点：面向连接；点对点通信；可靠传输，全双工通信；面向字节流的协议。（适用于可靠传输，例如文件传输）

UDP协议：
特点：无连接；可以多对多通信；不可靠传输，没有拥塞控制；面向数据报。（适用于实时应用:视频会议，直播）

TCP传输：
1）面向连接：双方必须建立连接才能进行数据通信。
2）可靠传输：

tcp采用发送应答机制
超时重传
错误校验
流量控制和阻塞管理

1.可靠性传输：
ARQ停止等待协议（四种传输情况：无差错情况，超时重传，确认丢失，确认迟到）
连续ARQ协议+滑动窗口协议：多个连续标识的数据一起传输，接收端只对最后一个数据进行确认。
即数据若丢失或是超时未收到，进行重传

2.流量控制：通过TCP的头部窗口大小来控制流量。
若此时目的主机接受窗口为0，发送方就不会再发送数据了。解决方法：搞一个定时器，每隔一段时间咨询一下接收方是否可以发送数据。

3.拥塞控制：整个网络的通信量的控制
开始通过慢启动算法发送数据量成指数型增长，到达启动阈值，改为加法增长。此时若到达拥塞峰值，则重新从慢启动开始发数据。一直循环指导数据发送完成。

TCP的三次握手

ChatGPT
TCP三次握手是建立TCP连接的过程，它由客户端和服务器之间的三个步骤组成，具体如下：1.客户端向服务器发送一个SYN（同步）包，其中包含一个随机生成的初始序列号（ISN）。
2.服务器收到SYN包后，回复一个SYN-ACK（同步-确认）包，其中包含确认号（ACK）和服务器的初始序列号。
3.客户端收到服务器的SYN-ACK包后，再发送一个ACK（确认）包，其中包含确认号，表示客户端已经准备好建立连接。这样，TCP连接就建立成功了，客户端和服务器可以开始进行数据传输了。需要注意的是，在第一次握手时，客户端向服务器发送SYN包，服务器回复SYN-ACK包，这时候连接还没有完全建立，因为客户端还需要发送一个ACK包确认。因此，TCP三次握手是必须的，它可以保证连接的可靠性和正确性。

四次挥手

TCP四次挥手是指TCP连接的关闭过程，它由四个步骤组成。下面是每个步骤的简要描述：第一次挥手（FIN）：客户端发送一个FIN报文，用于关闭客户端到服务器的数据传输。第二次挥手（ACK）：服务器收到FIN报文后，发送一个ACK报文确认收到了客户端的关闭请求。第三次挥手（FIN）：服务器发送一个FIN报文，用于关闭服务器到客户端的数据传输。第四次挥手（ACK）：客户端收到服务器的FIN报文后，发送一个ACK报文确认收到了服务器的关闭请求。在这个过程中，每个报文都需要对方确认收到。这是因为TCP是一个可靠的协议，它保证了数据传输的可靠性和有序性。四次挥手的过程确保了双方都关闭了连接，并且没有任何数据丢失。需要注意的是，如果在四次挥手过程中出现任何一个报文丢失或超时，那么TCP连接将会一直保持打开状态，直到超时时间到达。因此，四次挥手的过程需要非常谨慎和可靠。

应用层

直接给用户提供服务。

作用：文件传输、管理，电子邮件，远程操作等。

DNS ：域名系统
DNS解析原理
在这里插入图片描述
解说：（前提：本地浏览器和操作系统中，没有相关消息缓存记录的情况下。）

1、客户端先向local DNS发出请求，若local DNS中没有客户端要的数据记录，那么此时，local DNS会向根 dns请求
2、若根DNS 中有local DNS请求的数据，则直接返回数据；若没有，则将返回查询到的子域名DNS;
3、此时local DNS根据根DNS返回的线索，向com DNS发出查找请求。若com DNS中有相关记录，则直接返回给local DNS；若没有，则返回下级DNS；
4、此时若下级DNS中有记录，直接返回数据给local；若无数据，则返回local DNS二级DNS信息；一直循环直到最终查询到记录为止。

递归查询和迭代查询的区别

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HTTP/HTTPS

HTTP （hyper text transfer protocol）超文本传输协议，规定了浏览器和服务器之间的通信规则。

特点如下:
简单快速：客户端向服务器请求数据时只需要提交请求路径与请求方法，
灵活：允许传输任意类型的数据，由context-type标记；
无连接：限制每次连接只处理一个请求，服务器处理完请求，并收到客户地应答后，就立马断开连接。
无状态：协议处理事务没有记忆。

工作流程：

浏览器分析URL
浏览器向DNS请求解析IP地址
DNS解析出IP地址
浏览器与服务器建立TCP连接(3次握手)
浏览器发出HTTP请求
服务器通过HTTP响应把文件数据发送给浏览器
释放TCP连接（四次挥手）
浏览器解析文件数据，并将其通过页面展示给用户

https=http+ssl , 默认端口443
通信过程：
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http和https的差异

安全性：http 明文传输，安全存在隐患；https时使用TLS/SSL加密的。密文传输，安全性高。
证书：http无证书；https依靠证书验证服务器身份，并对通信数据加密。
端口：http端口默认80，工作在OSI模型的应用层；https端口默认443 工作在传输层；
连接：http 3次握手，四次挥手；https在此基础之前增加了ssl 连接

参见：https://blog.csdn.net/JAck_chen0309/article/details/105020259?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522162838609216780269858503%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334…%2522%257D&request_id=162838609216780269858503&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_alltop_positive~default-1-105020259.first_rank_v2_pc_rank_v29&utm_term=http%E5%92%8Chttps%E7%9A%84%E5%8C%BA%E5%88%AB&spm=1018.2226.3001.4187
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