news 2026/2/13 13:24:19

计算机网络基础

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
计算机网络基础
  • 网络定义
    • 多台设备通过连接介质，能互相传数据，共享资源的集合
    • 协议：设备之间的沟通规则
  • 拓扑结构
    • 网络设备的物理连接方式
    • 星型：就是有一个中间的设备转一下
    • 总线型：学校机房那种所有设备连着一台设备
    • 环型：按一定顺序传数据，一般是医院用的多
    • 网状型：每台设备都是一联多，传数据时根据算法选择最优路劲传输
  • OSI 七层模型
    • 定义：国际上把复杂的网络拆分成了七个独立的功能层，每层有独立任务，互不干扰
    • 物理层：负责物理传输
    • 数据链路层：同一网络里面，把数据包封装成“帧”，进行发送啊，传输,检测之类的，确保数据能传输
    • 网络层：给数据加ip，找到目标设备的ip地址然后选择最优路径传输数据，实现网络之间的通信
    • 传输层：主要是实现原终端到目标终端的数据传输
      • 流程
        • 通过“端口”号识别同一设备的不同应用
        • 通过TCP协议规则进行重要数据传输，UDP协议进行快速传输（UDP安全性较低，但快）
        • 防火墙就是基于端口号进行过滤的
      • 端口扫描：扫描web服务器的开放端口，寻找攻击漏洞（相当于写了一个监听程序，和开放端口绑定，实时检测端口的传输信息）
    • 会话层：建立和维护通信会话
      • 传完了之后
    • 表示层
      • 数据格式转换和加密和压缩（把我们的语言准换成计算机语言，https数据加密，网页html/css文件自动压缩和解压）
    • 应用层：实现网页请求响应和域名解析
      • 比如说就是你输入www.baidu，这一层给你解析成ip地址然后向百度的web服务器发请求，接收数据的时候把数据给你转化成你能看懂的语言
    • 通信流程（看看就行，大概知道啥流程）
      • 应用层（7）：浏览器输入域名，通过 DNS 协议查询百度的 IP（180.101.49.11），生成 HTTP 请求（包含访问路径、浏览器信息）；
      • 表示层（6）：如果是 HTTPS，将 HTTP 请求数据用 SSL/TLS 加密，同时压缩网页请求中的冗余数据；
      • 会话层（5）：浏览器与百度服务器建立 HTTPS 会话，协商加密算法和会话超时时间；
      • 传输层（4）：将加密后的 HTTP 请求分成 TCP 数据段，添加源端口（如随机端口 12345）和目标端口（443），通过 TCP 三次握手建立连接；
      • 网络层（3）：给 TCP 数据段添加源 IP（你的电脑 IP：192.168.1.100）和目标 IP（180.101.49.11），路由器通过路由表选择传输路径；
      • 数据链路层（2）：给 IP 数据包添加源 MAC 地址（你的电脑网卡 MAC）和目标 MAC 地址（下一跳路由器 MAC），封装成以太网帧，通过交换机转发；
      • 物理层（1）：将以太网帧转换成电信号 / 光信号，通过网线 / 光纤传输到百度服务器所在的网络；
      • 接收端反向流程：百度服务器从物理层到应用层，依次解封装（拆帧→拆数据包→拆数据段→解密→解压缩），最终拿到 HTTP 请求，处理后返回网页数据，再通过七层模型反向传输到你的浏览器，浏览器解析后展示网页
    • 安全
      • 应用层：HTTP/HTTPS 协议（Web 安全的核心，如 SQL 注入、XSS 攻击都与 HTTP 请求处理相关）、DNS 协议（域名劫持攻击）；
      • 传输层：TCP 协议（三次握手、四次挥手的原理，SYN 洪水攻击防御）、端口安全（开放端口管理）；
      • 网络层：IP 地址（IP 欺骗攻击）、路由协议（网络拓扑安全）、ICMP 协议（ping 洪水攻击）；
      • 数据链路层：MAC 地址过滤、VLAN 隔离（Web 服务器和数据库服务器的网络隔离）
  • TCP/IP 协议簇：
    • 用来传输数据的
    • 网络接口层：把ip数据打包成帧，然后传给接收设备，物理介质是以太网，所以打开cmd查询ip就能看到以太网适配器
      • 区分osi的数据连接层的打包
        • osi是打包网络数据
        • TCP是打包的应用的数据
    • 网络层：
      • IP 协议（IPv4/IPv6）
        • 给主机分配唯一地址
      • 子网掩码
        • 通过判断ip地址区分内网和外网用的
        • IP 192.168.1.100 + 子网掩码 255.255.255.0 → 网络地址192.168.1.0
      • 网关
        • 子网掩码判断不是内网就发给网关
      • 路由协议（RIP、OSPF）
        • 就是跨地区访问服务器用的
      • ARP 协议
        • 网络层ip转MAC地址用的（计算机只会看MAC地址不会看ip）
      • ICMP 协议
        • 报错用的
    • 传输层
      • TCP 协议（靠谱）
        • LISENING
          • 端口处于监听状态
        • ESTABLISH
          • 网站已经连接，可以传数据
        • TIME_WAIT
          • 我关了连接程序，但是系统没有关，它在等待，在处理残留信息
        • CLOSE_WAIT
          • 系统关了，但是我没关程序
      • UDP 协议（快但是不靠谱）
        • 一般就是收收短信，存一下游戏数据之类的不太重要的数据
      • 端口
        • 范围：0——65535
        • 0——1023系统留的端口
          • http80
          • https443
          • ssh22
          • 3306Mysql
          • DNS53
        • 注册端口：1024——49151
          • 这个一般是开发啥的还有就是自定义服务器用的
        • 动态端口：同一个web服务，你开了好几个网页，为了区分数据，客户端会临时给你分配一个动态端口号跟在ip后面（http网站为例），然后传数据
    • 应用层
      • 功能实现用的
      • HTTP/HTTPS 协议
        • 核心方法
          • 客户端对服务器的“操作指令”
        • 浏览器和web服务器之间传输超文本（html，css，图片，js）
        • 前者不加密，后者加密（混合加密，不重要）
        • 常用方法
          • GET 获取资源
            • 向服务器发出请求，读取资源用的
            • 请求参数通过 URL 传递（如https://www.baidu.com/s?wd=HTTP，wd=HTTP是查询参数），参数可见于地址栏
            • 应用
              • 访问网页（如输入www.baidu.com，浏览器发送 GET 请求获取首页 HTML）；
              • 搜索功能（如百度搜索关键词，参数通过 URL 传递）；
              • 读取接口数据（如https://api.example.com/user/1，获取 ID=1 的用户信息）
          • POST 提交数据
            • 提交数据用的，服务器接收到数据之后通常会进行一些操作的
            • 请求参数放在请求体（Request Body）中，不暴露在 URL 中，可传递大量数据（无明确长度限制，由服务器配置决定）
            • 应用场景
              • 用户注册 / 登录（提交用户名、密码）；
              • 上传文件（如头像、文档）；
              • 提交订单、支付操作；
              • 接口提交数据（如POST /api/user，创建新用户）
            • 注意：
              • POST 请求参数不在 URL 中，但不代表 “安全”—— 未加密的 HTTP 传输中，请求体数据仍会被抓包窃取（需用 HTTPS 加密）；
              • 网络安全中，POST 请求是表单注入（如 SQL 注入、XSS）的主要攻击入口，需对请求体数据进行过滤校验
          • PUT 更新资源
            • 把新的数据发给服务器，服务器接收到之后，将新的数据覆盖旧的数据，完成更新
            • 必须指定 “唯一资源标识”（如 URL 中的 ID），否则服务器无法确定要更新哪个资源
          • DELETE 删除资源
            • 就是删除用的
        • 状态码
          • 2xx：成功状态码
            • 200成功，代表服务器已经处理了请求
            • 201创建成功，POST/PUT请求创建资源成功
          • 3xx：重定向状态（其实就是你要找的东西在这个网站上面转移到了另外一个新的网站）
            • 301永久重定向，就是以后的资源都在新的网站看了
            • 302临时重定向，就是临时的，下一次访问原网页还能找着数据
          • 4xx：客户端错误状态码
            • 400：请求错误（客户端输入的请求格式不对）
            • 401：未授权（未登录）得输入密码
            • 403：登陆成功了但是禁止访问（比如说有的东西只能管理员看）
            • 404：资源没了
            • 405：服务器不支持客户端使用的http方法
          • 5xx：服务器错误
            • 500：服务器内部错误（这个一般是代码bug）
            • 503：服务器无法处理请求（一般是服务器崩了或者是维护中）
            • 502: 网关错误，网关把请求数据发给服务器的时候，服务器由于崩了，处理不了网关请求，网络断开或者是返回了网关处理不了的数据
            • 504：网关超时，就是服务器比较忙，处理的请求比较多，没有及时处理网关发的请求数据，网关没等到返回数据，就给了个504
      • DNS 协议
        • 把域名转化成ip地址
      • SSH 协议
        • 远程登录安全通道，远程登录服务器时，这个东西加的密
    • web访问流程（大概看看就行）
      • 应用层：用户输入域名，浏览器发起 HTTPS 请求，DNS 协议解析www.baidu.com为 IP（如180.101.49.11）；
      • 传输层：HTTPS 基于 TCP，客户端与百度服务器进行三次握手，建立 TCP 连接（客户端动态端口 ↔ 服务器 443 端口）；
      • 网络层：客户端 IP（如192.168.1.100）与百度服务器 IP，通过路由协议（OSPF）规划最优路径，ARP 协议解析网关 MAC 地址，IP 协议封装数据报，ICMP 协议保障网络连通；
      • 网络接口层：IP 数据报封装为以太网帧，通过 Wi-Fi / 网线传输到网关，最终转发到百度服务器；
      • 服务器端反向解封装（帧→IP 数据报→TCP 段→HTTPS 数据），处理请求后返回响应数据，按原路径传输回客户端，浏览器渲染网页
  • 网络设备
    • 路由器（也是协议搞的功能）
      • 网络层工作
      • 用来跨网络数据转发的
      • 选择数据最优传输路径
    • 交换机
      • 数据链路层工作，就是一个传数据的
    • 防火墙
      • 一个系统软件，部署在内网和公网之间
      • 原理
        • 限制特定 IP、端口、协议
        • 过滤端口扫描、DoS/DDoS 攻击、恶意数据包（如 SQL 注入、XSS 攻击的特征码匹配）
        • 记录所有通过防火墙的数据包
    • 网关：进行协议转换的（我感觉也没啥用）
    • 代理服务器
      • 在应用层，相当于一个中间人
      • 正向代理
        • 我要干啥，不想让别人知道我的ip，用代理服务器，对方只能看到代理服务器的ip
      • 反向代理
        • 有人想干啥，我替他干，但是他用了代理服务器，我不知道他的真实ip
  • 网络通信流程
    • URL 解析（DNS 查询）
      • URL就是一个网址（访问完之后上面的全部的网址）
      • 基础地址+数据的⼀个⽹址⽽且必须是.php「.asp「.jsp」这种动态文件，它的后端代码才能接收你传的参数并且根据数据改变显示结果，一般是靶场有这个，如果是其他的网址比如说百度这种大概率就传了没啥改变
      • 流程
        • 浏览器先查询本地 DNS 缓存（如之前访问过百度，直接获取 IP，流程结束）；
        • 缓存未命中，向本地 DNS 服务器（如路由器分配的 ISP DNS，如 223.5.5.5）发送递归查询请求；
        • 本地 DNS 服务器向根 DNS 服务器（全球共 13 组，负责指示顶级域 DNS 位置）发送迭代查询；
        • 根 DNS 服务器返回 “com” 顶级域 DNS 服务器的 IP；
        • 本地 DNS 服务器向 “com” 顶级域 DNS 服务器发送查询，获取 “baidu.com” 权威 DNS 服务器的 IP；
        • 本地 DNS 服务器向 “baidu.com” 权威 DNS 服务器发送查询，获取www.baidu.com的目标 IP（如 180.101.49.11）；
        • 本地 DNS 服务器将 IP 返回给浏览器，并缓存该映射关系
    • TCP 连接建立
    • 数据传输
    • 连接断开
    • 网络隔离+访问控制
      • VPN
        • 访问公网的时候建了一条加密隧道
      • NAT
        • 隐藏一下你的私人ip
        • 静态 NAT：一个私有 IP 固定映射一个公网 IP（比如企业的服务器需要对外提供服务）；
        • 动态 NAT：多个私有 IP 共享一个公网 IP 池（比如小型企业）；
        • PAT（端口地址转换）：所有私有 IP 共享一个公网 IP，通过端口区分（最常用，家庭路由器都是这个）
      • DMZ
        • 隔离服务器用的，相当于又加了一个防火墙，把内网和外网之间划分一个隔离区域（一般是企业接外包用的，用这个对外展示和转发）
    • 核心区别
      • VPN：解决 “远程安全访问”，是「跨网络的加密通道」，连接的是 “外部设备” 和 “内网”；
      • NAT：解决 “IP 地址复用 + 隐藏内网”，是「地址转换技术」，连接的是 “内网设备” 和 “公网”本质是ip翻译工具，区分于代理！
      • DMZ：解决 “公开服务与内网隔离”，是「网络区域划分」，隔离的是 “公网” 和 “内网” 之间的公开服务

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