计算网络基础知识
计算网络基础知识
前言
互联网已经进入我们的生活，几乎每时每刻都离不开网络，那计算机之间的网络是如何交流的，作为一名Web程序员，我们和计算机网络也是近在咫尺，我们对它又掌握了多少呢？
网络分类
按覆盖范围
WAN（广域网）
覆盖面积大。我们常说的互联网就是一个全球的广域网
LAN（局域网）
小范围
MAN（城域网）
介于广域网和局域网之间
按网络结构划分
总线型
总线拓扑结构所有设备连接到一条连接介质上。总线结构所需要的电缆数量少，线缆长度短，易于布线和维护。多个结点共用一条传输信道，信道利用率高。但不找诊断故障。
星型
星型拓扑结构是一个中心，多个分节点。它结构简单，连接方便，管理和维护都相对容易，而且扩展性强。网络延迟时间较小，传输误差低。中心无故障，一般网络没问题。中心故障，网络就出问题，同时共享能力差，通信线路利用率不高。
环型
环形拓扑结构是节点形成一个闭合环。工作站少，节约设备。当然，这样就导致一个节点出问题，网络就会出问题，而且不好诊断故障。
树型
树形拓扑结构从总线拓扑演变而来。形状像一棵倒置的树,顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带子分支，树根接收各站点发送的数据，然后再广播发送到全网。好扩展，容易诊断错误，但对根部要求高。
网状
网形拓扑结构是应用最广泛的，它的优点是不受瓶颈问题和失效问题的影响，一旦线路出问题，可以做其他线路，但太复杂，成本高。
按服务方式
B/S
浏览器/服务器模式
C/S
客户端/服务器模式
什么网络拓扑图？
网络拓扑是对实际网络情况、网络中设备节点的逻辑关系描述，不用关系真实的实际安装位置与长度等。如下图：
什么是IP地址？
IP地址是设备接入网络时的唯一地址。可以理解为是你家门牌号。
IP分为IPv4和IPv6，现阶段还是主要是IPv4，因为互联网的普及，接入网络的设备越来越多，IPv4已经不够用了，未来几年IPv6将会逐渐替换IPv4。
IPv4
IPv4由4字节（32位）组成，为方便人类阅读和理解，使用点分十进制表示。
xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx => 192.168.1.1
根据IPv4的结构，可以了解到IPv4最多可以表示2^32 = 4,294,967,296个地址，但是这里面要排除部分专用地址：比如网关地址、广播地址(大概2亿多)。
- 127.0.0.0/8 回环网络
- 169.254.0.0/16 链路本地
子网掩码
IPv4的地址分成两部分组成：网络位，主机位。
- 网络位：表示多个子网的标志
- 主机位：表示子网下接入的主机标志
子网掩码就是用于区分网络位和主机位，它也是由32位组成。从左开始1表示主机位（必须是连续的）。
11111111.00000000.00000000.00000000 => 255.0.0.0
同时也可以使用 /n 这种表示方法。其中n表示主机位的位数。
点分十进制数表示的IPv4分为五类，以适应大中小不同的网络类型，这些类的不同之处用于表示网络的位数与用于表示主机的位数之间的差别。这五类是：
- A类地址
- B类地址
- C类地址
- D类地址
- E类地址
其中：
- A类地址
A类地址的第一个八位位组表示网络位，且网络位的第一个bit总是0，1-7bit表示网络标识，即格式总为：0××××××××。后三个八位位组表示主机位，由A类地址的格式可以知道A类地址的网络标识有效范围是00000001～011111111，用十进制表示即1.0.0.0到126.0.0.0 共有64+32+16+8+4+2+1=127个可能的A类网络，主机标识为2的24次幂减2个（去掉全0和全1的地址）。即每个网络主机数为16777214个，这一类地址支持巨型网络，一般分配给具有大量主机的网络使用。
从技术上讲127.0.0.0也是一个A类地址，但他已被保留作闭环（look back）测试用而不能分配给一个网络。TCP/IP协议规定，一、含网络号127的分组不能出现在任何网络上；二、主机和网关不能为该地址广播任何寻径信息。
- B类地址
B类地址的前两个八位位组表示网络位，且网络位的前两个个bit总是10，3-15bit表示网络标识，即格式总为：10×××××× ××××××××。后两个八位位组表示主机位，由B类地址的格式可以知道B类地址的网络标识有效范围是10000000 00000001～10111111
11111110，用十进制表示即128.1.0.0～191.254.0.0，主机标识个数为2的16次幂减2个（去掉全0和全1的地址）。即每个网络主机数为65534个，这类地址一般分配给中等规模的网络使用。
- C类地址
C类地址的前三个八位位组表示网络位，且网络位的前三个bit总是110，4-23bit表示网络标识，即格式总为：110××××× ×××××××× ××××××××。后一个八位位组表示主机位，由C类地址的格式可以知道C类地址的网络标识有效范围是11000000 00000000 00000001～11011111 11111111 11111110，用十进制表示即192.0.1.0～223.255.254.0，故其有效网络数为2097152。主机标识个数为2的8次幂减2个（去掉全0和全1的地址）。即每个网络主机数为254个，这类地址一般分配给小型网络使用。
- D类地址
用于在IP网络中的组播（multicasting，又叫多目广播），前4位bit设置恒为1110。一个组播地址是一个唯一的网络地址。它能指导报文到达预定义的IP地址组，这样一台机器可以把数据同时发送到多个接受端，从而比为每个接受端创建一个不同的流有效的减少了网络流量。因为D类地址用于在一个私有网中传输组播报文至IP地址定义的端系统组中，而不用于互连单独的端系统或网络，所以没有必要把地址中的8位位组或地址位分开来表示网络和主机，相反，整个地址空间用于标识一个IP地址组（可以是A、B或C类地址）。因此D类地址空间的范围从224.0.0.0到239.255.255.254。
- E类地址
被IETF保留作研究之用，Internet上没有可用的E类地址。前4位bit设置恒为1111。 有效地址范围240.0.0.0到255.255.255.255
路由器
前面说了IPv4是设备的在网络中门牌号，由于掩码的作用可将网络分为多个子网，那你要根据IP地址找到对应的设备发送数据，就需要路由器的配合了。
根据IP地址，寻找对应的网络，对应的主机并将数据发送过去的整个过程就是路由。
同时路由器具有路由和分配IP功能，路由器可组建局域网，可与互联网进行隔离，利用路由表又能够满足内网访问互联网的需求。
一般情况下，路由器一侧接入公网，另外一侧就是局域网接入，路由器是我们接入公网的统一出口。
路由表
路由器就是根据路由表进行查询你发送的数据目标地址的位置的。路由器、主机都会有路由表，包括静态和动态的。
静态的则是固定不变，动态的则是由接入网络的路由器通过DHCP进行动态设置的。
windows的cmd下输入route命令可查询路由表：
> route PRINT -4
网络目标 网络掩码 网关 接口 跃点数
192.168.31.0 255.255.255.0 在链路上 192.168.31.68 291
此处192.168.31.0/24是家里面wifi所在网络，此句表示意思就是：如果访问目的地地址是在192.168.31.0/24这个网络的数据包，则通过192.168.31.68这个接口发送出去。
DHCP
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）。主要作用是集中的管理、分配IP地址，使网络环境中的主机动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息。
什么是NAT？
上面我们讲到IPv4地址已经枯竭，不能保证在互联网中每个主机都有自己唯一的地址。但是我们又有服务需要对互联网提供服务。
现在网络安全的考虑，我们希望公司内服务能够与互联网隔离开，只把对外的服务放到公网上。
针对以上两个问题，NAT很好的解决了这两个问题。
NAT（Network Address Translation，网络地址转换），可以在具有NAT功能的设备上将局域网的某个主机端口映射到外部网络。
什么是DNS？
我们的web服务已经映射到公网，我们可以通过公网的IP地址进行访问。但是ip地址是一串数字，很难记住。
所以提出了域名，用一串由业务意义，可阅读的字符串去代替IP地址，那么存储并告知你域名实际代表的IP地址是多少就是DNS(域名系统,Domain Name System)的工作，其过程用到协议及时DNS协议，提供DNS解析的服务就是DNS服务。
结束语
以上就是本次的关于网络的一些分享。同时建议安装VMware，将虚拟机网络配置为独立局域网，采用NAT方式，将虚拟机的web服务配置出来。