网络协议之网络基础知识（一）
路由器、交换机、静态路由、局域网、以太网、无线局域网、DNS、CDN、VPN、NAT、MAC、IPv4、IPv6、 端口、子网划分、子网掩码
1.计算机之间的通信基础： 需得知对方的IP地址。
最终是mac地址（网卡地址），输送数据到网卡，被网卡接收。如果网卡发现数据的目标mac地址是自己，就会将数据传给上一层进行处理；如果网卡发现数据的目标mac地址不是自己，就会直接将包丢弃，不再传给上一层。
2.同轴电缆 ：半双工通信、容易冲突、不安全、中间断了，整个网络都瘫了
3.集线器： 半双工通信、容易冲突、不安全、跟同轴电缆一样没有智商
4.网桥 ：能够通过自学习得知每个接口那侧的mac地址，从而起到隔绝冲突域的作用
5.交换机： 相当于接口更多的网桥、全双工通信、比集线器安全。
网线直连、同轴电缆、网桥、交换机连接的设备必须在同一网段、连接的设备在同一广播域。
6.路由器： 可以在不同网段之间转发数据、隔绝广播域
（1）主机发数据之前，会首先判断目标主机的IP地址跟它是否在同一个网段。
- 在同一网段：ARP、通过交换机\集线器传递数据
- 不在同一网段：通过路由器转发数据
（2）默认情况下，路由器只知道跟它直连的网段，非直连的网段需要通过静态路由、动态路由告诉它：
- 静态路由：管理员手动添加路由信息；适用于小规模网络
- 动态路由：路由器通过路由选择协议（比如RIP、OSPF）自动获取路由信息；适用于大规模网络
7.mac地址： 每一个网卡都有一个人6个字节（48bit）的mac地址（Media Access Control Address）。全球唯一，固化在了网卡的ROM中，由IEEE802标准规定。
当48位全为1时，代表广播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF
MAC地址的获取： 当不知道对方主机的mac地址时，可以通过发送ARP广播获取对方的MAC地址
8.IP地址（Internet Protocol Address） ：互联网上的每一个主机都有一个IP地址。
最初是IPv4版本，32bit(4字节)，2019年11月25日，全球的IP地址已经用完。
后面推出了IPv6版本，128bit（16字节）
IP地址由两部分组成 ：网络标识（网络ID）、主机标识（主机ID）
通过子网掩码（subnet mask）可以计算出网络ID。同一网段的计算机，网络ID相同
（1）A类地址： 默认子网掩码是255.0.0.0
网络ID：
- 0不能用，127作为保留网段。其中127.0.0.1是本地环回地址（Loopback），代表本机地址
- 可以分配给主机的：第1部分的取值范围是128~191
主机ID
- 第2、3、4部分的取值范围是：0~255
- 每个A类网络能容纳的最大主机数是：256256256 - 2 = 2的24次方-2=16777214
(减2是因为全0代表网段，全1代表广播地址)
（2）B类地址： 默认子网掩码是255.255.0.0（网段128.0~191.255）
网络ID：
- 可以分配给主机的，第1部分的取值范围是：128~191
- 第2部分的取值范围是0~255
主机ID：
第3、4部分的取值是0~255
每个B类网路能容纳的最大主机数是：256*256-2=2的16次方-2 = 65534
（3）C类地址： 默认子网掩码是255.255.255.0（最多有254个IP可用）
网络ID：
可以分配给主机的：第1部分的取值是192~223
第2、3部分的取值范围是0~255
主机ID：
第4 部分的取值范围是0~255
每个C类网络能容纳的最大主机数是256-2 = 254
（4）D类地址： 以1110开头，没有子网掩码，用于多播（组播 ）地址
第1部分取值范围是224~239
（5）E类地址： 以1111开头，保留为今后使用
第1 部分取值范围是：240~255
只有A\B\C类地址才能分配给主机。主机ID为全0，表示主机所在网络。主机ID为全1，表示主机所在网段的全部主机（广播）。
9.子网掩码：同时用力啊指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的的子网以及哪些位标识的是主机的位掩码。
子网掩码代表主机所处的划分的子网（一个网段），同一个子网中各个主机的子网掩码相同
CIDR(Classless Inter-Domain Routing):无类别域间路由
子网掩码的CIDR表示方法：
192.168.1.100/24，代表子网掩码有24个1，也就是255.255.255.0
123.210.100.200/16，代表子网掩码有16个1，也就是255.255.0.0
10.子网划分： 借用主机位作为子网位，划分出多个子网。可用分为：
- 等长子网划分:将一个网段等分成多个子网，每个子网的可用IP地址数量是一样的
- 变长子网划分：每个子网的可用IP地址数量可以是不一样的
为什么要进行子网划分？
网段太大，造成资源浪费。分成子网，可大大提高利用率
网段=子网掩码&IP地址
判断两台计算机是否在同一网段时，用一台的子网掩码&另一台IP，得出的数与第一台比较看是否在同一网段
11.超网：跟子网反过来，它是将多个连续的网段合并成一个更大的网段
例如合并192.168.0.0/24与192.168.1.0/24为一个网段：192.168.0.0/23(子网掩码往左移动1位)
合并规则：
子网掩码左移1位：网段要连续（前两部分相同，第三部分连续01、23、45、67......）
(1)假设n是2的k次幂（k>=1）。如果第一个网段的网络号能被n整除，那么由它开始连续的n个网段，能通过左移k位子网掩码进行合并。
- 第一个网段的网络号以二进制0结尾，那么由它开始连续的2个网段，能通过左移1位子网掩码进行合并
- 第一个网段的网络号以二进制00结尾，那么由它开始连续的4个网段，能通过左移2位子网掩码进行合并
- 第一个网段的网络号以二进制000结尾，那么由它开始连续的8个网段，能通过左移3位子网掩码进行合并
12、常见概念
（1）ISP：Internet Service Provider,Internet服务提供商，比如移动、电信、网通、铁通等
（2）网络分类
按照网络的范围进行分类，可以分为局域网、城域网、广域网等。
- 局域网(Local Area Network,LAN)：一般是范围在几百米到十几公里以内的计算机所构成的计算机网络
局域网中使用最广泛的网络技术叫：以太网（Ethernet）
WLAN:无线局域网
- 城域网(Metropolitan Area Network,MAN)：一般范围是数十公里到数百公里，可以覆盖一个城市
- 广域网（Wide Area Netword,WAN)：一般范围是几百公里到几千公里，可以覆盖一个国家。通常都需要租用ISP的线路。
13.公网IP、私网IP
IP地址也分为：公网IP、私网IP
- 公网IP：Internet上的路由器中只有达到公网的路由表，没有达到私网的路由表。公网IP由因特网信息中心统一分配和管理。ISP需要向Inter NIC申请公网IP
- 私网IP：主要用于局域网。下面是保留的私网网段。 A类:10.0.0.0/8,1个A类网络 B类：172.16.0.0/16 ~ 172.31.0.0/16，16个B类网络 C类：192.168.0.0/24 ~ 192.168.255.0/24，256个C类网络
14.NAT
网络地址转换NAT：私网IP访问Internet需要进行NAT转换为公网IP，这一步由路由器来完成
NAT的特点：可以节约公网IP资源、会隐藏内部真实IP
NAT的分类：
- 静态转换：手动配置NAT映射表，一对一转换(不能达到节约公网资源的目的)
- 动态转换：定义外部地址池，动态随机转换，一对一转换
- PAT(Port Address Translation)：多对一转换，最大程度节约公网IP资源；采用端口多路复用方式，通过端口号标识不同的数据流；目前应用最广泛的NAT实现方式。