请收好这一份详细 & 清晰的计算机网络基础学习指南

曾经终败给现在 2022-12-12 15:12 136阅读 0赞

点击上方“**五分钟学算法**”，选择“星标”公众号

重磅干货，第一时间送达![format_png][]

![format_png 1][]

来源：简书，作者：Carson\_Ho

链接：https://www.jianshu.com/p/45d27f3e1196

### 前言 ###

计算机网络基础是研发/运维工程师都需掌握的知识，但往往会被忽略。

今天，我将献上一份详细 & 清晰的计算机网络基础学习指南，涵盖 TCP / UDP协议、Http协议、Socket等，希望你们会喜欢。

![format_png 2][]

### 1、计算机网络体系结构 ###

### 1.1 简介 ###

*  定义  
    计算机网络的各层 + 其协议的集合。
 *  作用  
    定义该计算机网络的所能完成的功能。

### 1.2 结构介绍 ###

计算机网络体系结构分为3种：OSI体系结构、TCP / IP体系结构、五层体系结构。

*  OSI 体系结构：概念清楚 & 理念完整，但复杂 & 不实用；
 *  TCP / IP 体系结构：含了一系列构成互联网基础的网络协议，是Internet的核心协议 & 被广泛应用于局域网和广域网；
 *  五层体系结构：融合了OSI 与 TCP / IP的体系结构，目的是为了学习 & 讲解计算机原理。

![format_png 3][]

> 低三层为通信子网，负责数据传输；  
> 高三层为资源子网，相当于计算机系统，完成数据处理；  
> 传输层承上启下。

*  TCP / IP的体系结构详细介绍  
    由于 TCP / IP体系结构较为广泛，故主要讲解。

![format_png 4][]

![format_png 5][]

\- 点击图片可查看大图 -

*  OSI的体系结构详细介绍

![format_png 6][]

![format_png 7][]

\- 点击图片可查看大图 -

### 2、TCP协议 ###

Transmission Control Protocol，即传输控制协议

1.  属于传输层通信协议
2.  基于TCP的应用层协议有HTTP、SMTP、FTP、Telnet 和 POP3。

关于TCP的其他知识：如三次握手、四次挥手、无差错控制原理等，具体请看文章

[关于 TCP/IP，必知必会的十个问题][TCP_IP]

[面试官：换人！他连 TCP 这几个参数都不懂][TCP]

### 3、UDP协议 ###

### 3.1 定义 ###

User Datagram Protocol，即用户数据报协议

1.  属于传输层通信协议
2.  基于UDP的应用层协议有 TFTP、SNMP 与 DNS

## 3.2 特点 ##

无连接的、不可靠的、面向报文、无拥塞控制，具体介绍如下：

![format_png 8][]

### 3.3 优缺点 ###

*  优点：速度快
 *  缺点：消息易丢失（特别是 网络较差时）

### 3.4 应用场景（对应应用层协议） ###

要求通信速度高

> 如：  
> 域名转换：DNS协议  
> 文件传输：FTP协议  
> 网络管理：SNMP协议  
> 远程文件服务器：NFS协议

### 3.5 报文段格式 ###

UDP的报文段共有2个字段：数据字段 & 首部字段  
下面主要介绍首部（8字节、4个字段）

![format_png 9][]

![format_png 10][]

### 3.6 TCP、UDP协议的区别 ###

![format_png 11][]

### 4、HTTP协议 ###

*  简介

![format_png 12][]

### 5、Socket ###

### 5.1 简介 ###

即套接字，是应用层 与 TCP/IP 协议族通信的中间软件抽象层，表现为一个封装了 TCP / IP协议族 的编程接口（API）

![format_png 13][]

1.  Socket不是一种协议，而是一个编程调用接口（API），属于传输层（主要解决数据如何在网络中传输）
2.  即：通过Socket，我们才能在Andorid平台上通过 TCP/IP协议进行开发
3.  对用户来说，只需调用Socket去组织数据，以符合指定的协议，即可通信。

*  成对出现，一对套接字：

`Socket ={(IP地址1:PORT端口号)，(IP地址2:PORT端口号)}`

*  一个 Socket 实例 唯一代表一个主机上的一个应用程序的通信链路

### 6、其他知识 ###

### 6.1 在浏览器中输入url地址 ->> 显示主页的过程 ###

> 打开一个网页，整个过程会使用哪些协议

![format_png 14][]

### 6.2 IP地址（IPv4地址） ###

*  定义  
    连接在Internet中的每一台主机（或 路由器）的全球唯一的标识符
 *  组成  
    IP地址 = 32位 = 网络号 + 主机号；即IP地址::=\{<网络号>，<主机号>\}

> 其中：
> 
> 网络号：标志主机（或路由器）所连接到的网络。一个网络号在整个因特网范围内必须是唯一的。  
> 主机号：标志该主机（或路由器）。一个主机号在它面前的网络号所指明的网络范围必须是唯一的。

不同类型的IP地址，其主机号 & 网络号所占字节数不同；**故：一个IP地址在整个网络范围内是唯一的。**

*  分类  
    传统的IP地址是分类的地址，分为A，B，C，D，E五类

> 区别在于网络号 & 主机号占的字节数不同

![format_png 15][]

*  特别注意：在各类IP地址中，有一些IP地址用于特殊用途，不能用于做主机IP地址

![format_png 16][]

### 6.3 ICMP协议 ###

*  定义  
    Internet Control Message Protocol，即 网际控制报文协议

1.  属于IP层协议
2.  注：ICMP报文不是高层协议，而是作为IP层数据报的数据，加上数据报首部，组成IP数据报发出去

*  作用  
    更有效地转发IP数据包 & 提高交付成功的机会

> 同时允许主机 / 路由器报告差错 & 异常情况

*  分类  
    ICMP差错报告报文 & ICMP询问报文
 *  主要应用  
    PING（分组网间探测）、Traceroute（跟踪1个分组从源点到终点的路径，原理 = 从源主机向目的主机发送一连串的IP数据报）

下面，将主要介绍Ping的过程。

### 6.4 Ping的过程 ###

*  定义  
    Packet InterNet Groper，即分组网间探测

1.  是 ICMP报文的1个重要应用：使用了IPCM回送请求 & 回送回答报文
2.  是应用层直接使用网络层ICMP的1个例子，无经过传输层的TCP、UDP

*  作用  
    测试2个主机的连通性
 *  原理

1.  向目的主机发送多个ICMP回送请求报文
2.  根据 目的主机返回的ICMP回送回答报文中的时间戳，从而计算出往返时间
3.  最终显示的结果：发送到目的主机的IP地址、发送 & 收到 & 丢失的分组数、往返时间的最小、最大 & 平均值

*  过程  
    假设有两台主机：  
    （目的主机）PC1：IP = 192.168.1.1  
    （源主机）PC2：IP = 192.168.1.2

![format_png 17][]

### 6.5 路由器与交换机的区别 ###

![format_png 18][]

### 6.6 Cookie 与 Session ###

*  简介

![format_png 19][]

*  区别 & 对比

![format_png 20][]

### 6.7 Cookie 与 Token ###

*  简介

![format_png 21][]

*  基于Cookie的身份验证 & 验证流程

![format_png 22][]

![format_png 23][]

*  基于Token的身份验证 & 验证流程

![format_png 24][]

![format_png 25][]

--------------------

### **推荐阅读** ###

• [吴师兄实名吐槽 LeetCode 上的一道题目。。。][LeetCode]• [面试字节跳动时，我竟然遇到了原题……][Link 1]• [计算机专业的学生怎样练习编程才能把编程学精通？][Link 2]• [为什么 MySQL 使用 B+ 树][MySQL _ B_]• [一道简简单单的字节跳动算法面试题][Link 3]

--------------------

欢迎关注我的公众号“**五分钟学算法**”，如果喜欢，麻烦点一下“**在看**”~

![format_png 26][]

[format_png]: /images/20221123/c8469e9b65e64e0c8849025f2931844f.png
[format_png 1]: /images/20221123/022d49baf5684cac82bb73cdfe7abd7e.png
[format_png 2]: /images/20221123/deb3271ab35640a69f7618a5a1c99102.png
[format_png 3]: /images/20221123/1e6724f6a2924fa59e448628882c2775.png
[format_png 4]: /images/20221123/ccdefa497d16472fad5d0ad629319b77.png
[format_png 5]: /images/20221123/7bc21bb8008f4afc9422c68978556dd0.png
[format_png 6]: /images/20221123/96fe7f1e81db49cdbdf0ef02f9ab7192.png
[format_png 7]: /images/20221123/0d54f6fdcff14495b4945b47bfd48628.png
[TCP_IP]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUyNjQxNjYyMg%3D%3D&chksm=fa0d8588cd7a0c9ec17f07fd74c8cb5de7f0d24357c9ed376c946927cb929d288c668d20febc&idx=3&mid=2247494153&scene=21&sn=639a726b31834431a8e7328716601cad#wechat_redirect
[TCP]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUyNjQxNjYyMg%3D%3D&chksm=fa0e71f4cd79f8e26bfb4d734ad8c3d6ec61b2c1c400cde69038d5e401ba9853c59a8978123d&idx=3&mid=2247491189&scene=21&sn=f2f16ed8ad8221ae076bae3094f8841e#wechat_redirect
[format_png 8]: /images/20221123/b40240b079f04825848adfb3007d9e1b.png
[format_png 9]: /images/20221123/4d920949bb7043848977e50e65ca925e.png
[format_png 10]: /images/20221123/0bbe000a206c4e1bb9074a8abdc5dff5.png
[format_png 11]: /images/20221123/421dc8f0c41b42208582efffa8f00e6e.png
[format_png 12]: /images/20221123/4d70522699134dddbfaf9b1918554a0b.png
[format_png 13]: /images/20221123/9cc7606521a24f5eb58b0235b02051cc.png
[format_png 14]: /images/20221123/c800581683a14c618bd95233f8a0a442.png
[format_png 15]: /images/20221123/5cb02ae0cd264433a39ddadd8ff7c9c8.png
[format_png 16]: /images/20221123/6575c72c9f5f44c5b4cc14443eb1a3fa.png
[format_png 17]: /images/20221123/8cc981b992504ab4b76ca4b0a5cf28a5.png
[format_png 18]: /images/20221123/b59c50b86a7b4d3893d3d88bbbab3d22.png
[format_png 19]: /images/20221123/9fe2f9423ab04ebca7c4f513542986bf.png
[format_png 20]: /images/20221123/5c74d02b4f354b44b493b861c4d9012d.png
[format_png 21]: /images/20221123/5059ec1543144dd2894b6537be143e56.png
[format_png 22]: /images/20221123/708fe22606884c27a6ed5a0c44e19482.png
[format_png 23]: /images/20221123/e9f20f0e784f443782065ee8cc7ea1cf.png
[format_png 24]: /images/20221123/8837443330cd48fa8db4850d9787b8a1.png
[format_png 25]: /images/20221123/4edf6ae773d3465598e623c2a09e50cd.png
[LeetCode]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUyNjQxNjYyMg%3D%3D&chksm=fa0e75efcd79fcf9c65ebb5070122b9705e18cb1c46b06c5eb3e299520ed4a25e327bc07bb4b&idx=2&mid=2247490158&scene=21&sn=12e587a361f0df072d2dc164c219a61e#wechat_redirect
[Link 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUyNjQxNjYyMg%3D%3D&chksm=fa0e75aecd79fcb8b5f932c7ba5ed7a9e34a6c99f20bc129cef33774167d668e8745755d02ad&idx=1&mid=2247490095&scene=21&sn=baa0379b1ca62db17327a2cb825a1b24#wechat_redirect
[Link 2]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUyNjQxNjYyMg%3D%3D&chksm=fa0d87aacd7a0ebc3ada34a076d1fa3943ee24097966257132b1042b7a3e4debedc78f38c8cf&idx=1&mid=2247493675&scene=21&sn=6b501ef2032ab911f0a3519eb7397017#wechat_redirect
[MySQL _ B_]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUyNjQxNjYyMg%3D%3D&chksm=fa0e759ccd79fc8a73c77eacfd7c8b1391b08864e2e13fdf5a6e41e218a499d5a87ee12e4e6a&idx=2&mid=2247490077&scene=21&sn=56c52b385c98c7f0ad33c2621da101eb#wechat_redirect
[Link 3]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUyNjQxNjYyMg%3D%3D&chksm=fa0e767dcd79ff6b2733dd8905f188afb19eb400d5e644f5b5127f909ee7c3583786031f9c20&idx=2&mid=2247490044&scene=21&sn=bb3610dfedbb2e0c017c3ff3d5e4684b#wechat_redirect
[format_png 26]: /images/20221123/d7d61f1a5ddb410ca9370cc8a44eea9f.png