计算机网络

计算机网络基础知识

• 什么是网络
• 什么是计算机网络
• 互联网的组成
• 计算机网络结构
• TCP/IP协议

什么是网络

网络是由节点和连线构成，表示诸多对象及其相互联系。对于计算机领域来说：网络是代表传输数据之间的联系的一种平台。对于数据结构来说，就是图的表示 ，对于定量分析就是

应用层：提高常见的网络应用

应用层利用传输层的服务将数据传输给应用进程，完成进程间的通信。

再根据特定应用再进行数据进一步去封装。

定义了应用层的协议：包含以下内容

• 报文类型
• 各种报文类型的语法
• 字段的语义
• 进程之间何时、如何发送报文

应用层协议只是网络应用的一个部分，是网络应用的一个子集

应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵守的协议

特点：

• 应用层协议基于客户服务端模式（前面的概念） p2p也是客户服务端模式的一个变式。
• 最高层协议，最活跃的一层。变化最多的一层
• 有公开的协议（HTTP）也有不公开的协议（p2p下载的协议）

应用层协议（基本的协议）

• DNS（域名系统）：实现网络用户到IP地址映射的网络服务
• FTP（文件传输协议）：用于实现交互式文件传输功能
• SMTP（简单邮件传送协议）：用于实现电子邮件传送功能
• HTTP（超文本传输协议）：用于www服务
• SNMP（简单网络管理协议）：用于管理与监视网络设备。
• Telnet（远程登录协议）：用于实现远程登录功能。

DNS（域名系统（system））

1. 作用：把提交给系统的域名转换成ip地址

互联网采用层次结构的命名数作为主机的名字，使用分布式的域名系统，实现域名到IP地址的转换的操作

将域名转换为ip地址的操作叫DNS解析

如果使用直接的ip地址有两个缺点：①不好记②计算机是经常更换ip地址，而且不可能告诉你ip地址

1. 概述：域名系统就是起名字，映射到ip地址

2. 域名服务器：DNS（server）是进行域名和之对于的ip地址转换的服务器，在这里保存了一张域名和与之对于的ip地址的表，以解析消息的域名。

3. 互联网的域名解构：唯一的层次结构为域名，域名的结构由标号序列组成，各标号之间用点隔开：

   三级域名.二级域名.顶级域名（层次树状结构的命名方法）

域名服务器（树状的层次结构）

• 一个域名服务器所管辖的范围叫做区
• 各单位根据具体情况来划分自己管辖的区，但是一个区中的所有节点是必须能够连通的
• 每一个区设置相应的权限域名服务器，用来保存该区中的所有主机的域名到IP地址的映射
• 管辖范围不是以“域”作为单位，而是以“区”

分类：

1. 根域名服务器
2. 顶级域名服务器
3. 权限域名服务器
4. 本地域名服务器

根域名服务器：最高层，最重要的域名服务器

• 所有的根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名和IP地址
• 不管哪一个本地域名服务器，若是无法解析，则求助于根域名服务器
• 有13个不同的IP地址的根域名服务器，它们的名字是用一个英文字母命名，从a-m（但不是只有13台主机）
• 作用：不是直接吧域名转换为ip地址，使用迭代查询，把下一步应当找到的顶级域名服务器的ip地址告诉本地域名服务器
• 就近原则

顶级域名服务器（TLD服务器）

• 管理在改顶级域名服务器注册的所有二级域名
• 当收到DNS查询的请求的时候，给出相应的回答

权限域名服务器

• 管理一个区的域名服务器
• 当一个权限域名服务器不能给出最后的查询回答的时候，就会告诉发出查询请求的DNS客户，下一步应当从哪一个寻找权限域名服务器

本地域名服务器（在本地网络连接的设置中）

• 当一个主机发出DNS查询请求的时候，这个请求报文就会发送给本地域名服务器（如果不成功就交给上一级的域名服务器查询）
• 每一个互联网提供者ISP都可以拥有一个本地域名服务器
• 也被成为默认服务器

处于对于安全的考虑，我们会设置一个备用DNS服务器。

当主域名服务器出现故障的时候，为了保证查询不中断，就可以在辅助域名服务器中查询。

但是更改域名服务器只能在主域名服务器，主域名服务器定期的将数据复制到辅助域名服务器 保证数据的完整性

DNS解析过程

• 间接完成 由其他应用服务来间接调用

主机提出查询请求->本地域名服务器->根域名服务器

主机向本地域名服务器的查询一般是采用的递归查询

流程图如下：

一共使用了8个UDP报文

不需要建立连接

一共执行了3次迭代查询

少见的递归查询的过程：

高速缓存（代理服务器）

每一个域名服务器都维护一个高速缓存，存放最近使用过的名字以及从何处获取名字映射信息的记录

大大减轻服务器的负荷

为了保持高速缓存保持正确，需要去在高速缓存中设置计时器

• 将最近一些请求和响应暂存在本地磁盘中。代表服务器发出HTTP协议

万维网WWW

• 概述：应用层的服务，把所有的信息以网状的方式连接到一起，通过超链接的方式展现给我们
• 大规模的联机式的信息存储所
• 从一个链接跳转到另一个链接（超链接） 万维网独有的服务
• 分布式超媒体系统（一个超文本由多个信息源链接，超媒体更加广泛）
• 客户-服务端的方式工作

万维网使用统一资源定位符URL来标志万维网上的各种文档。每一个文档在整个互联网的范围内具有唯一的标识符URL

（如何定位）

万维网使用HTTP协议（超文本传送协议，是一个应用层协议）使用TCP进行可靠的传送。

（如何传输）

万维网使用超文本标记语言对万维网的页面进行设计

（如何表示）

万维网使用搜索引擎来搜索超链接的多媒体形式的内容

（如何搜索）

如何定位

使用URL（统一资源定位符）

URL：对可以从互联网上得到的资源的位置和访问方法的一种简洁表示

提供一种抽象的表示方便的找到资源

• 形式：协议、主机、端口、路径
  • 

如何传输

HTTP协议：如何实现链接和传输的协议

• 面向事物类型：在万维网上可靠的交换文件的基础（各种多媒体文件）

HTTP1.0：无连接，每次先建立TCP的连接，取得文档吼再释放

HTTP1.1: 在一段时间之内维持TCP连接（持续连接）

• 持续连接的两种工作方式：
  • 非流水线方式：客户在收到前一个相应后才能发出下一个请求。少了一个TCP连接所需要的RTT时间（与非持续连接的两倍RTT相比）
  • 流水线方式：客户在收到HTTP的响应报文之前就能够发送新的请求报文。只需要花费一个RTT时间（不断发送请求，统一接受请求）

HTTP的报文结构：

• 请求报文：开始行、首部行、请求主体

• 相应报文：

HTTP是面向正文的协议，在报文中的每一个字段都是ASCII码串 每个字段的长度都是不确定的

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