(第一阶段)计算机 & 网络基础知识

本文学习目标:

网络模型:OSI 七层、TCP/IP 四层模型分层功能与对应关系;

网络层:IPv4 地址分类、子网划分、VLSM/CIDR、ARP/ICMP 协议,IPv6 基础概念;

传输层:TCP 三次握手 / 四次挥手、拥塞控制,UDP 无连接特性;

应用层:HTTP/HTTPS/DNS/FTP/SMTP 常用协议通信原理。


一、OSI 七层模型 & TCP/IP 四层模型(必考对照)

1、OSI七层模型(从上→下)

层级 名称 核心作用 典型协议 / 设备
7 应用层 为应用软件提供网络接口,面向用户 HTTP、DNS、FTP、SMTP
6 表示层 数据加密、压缩、编码格式转换 JPG/ASCII 加密解析
5 会话层 建立、维持、断开应用会话连接 会话控制协议
4 传输层 端到端数据传输、流量控制 TCP、UDP
3 网络层 寻址、跨网段路由转发 IP、ARP、ICMP;路由器
2 数据链路层 相邻设备帧封装、差错校验 MAC、以太网;交换机
1 物理层 传输电 / 光信号、硬件接口 网线、光纤、RJ45 接口、集线器

2、TCP/IP 四层(实际在用,简化 OSI)

TCP/IP 四层 对应 OSI 层级
应用层 OSI7/6/5 层合并
传输层 OSI 第 4 层
网际层 (互联网层) OSI 第 3 层
网络接口层 OSI2+1 层合并

3、OSI 七层模型和TCP/IP 四层模型对比

一句话记:TCP 四层是 OSI 七层的实用精简版

二、网际层(网络层)核心:IPv4、子网、ARP、ICMP、IPv6

1、IPv4 地址分类(32bit,点分十进制:A.B.C.D)

类别 首段范围 默认子网掩码 适用场景
A 类 1~126 255.0.0.0 大型骨干网(0、127 保留)
B 类 128~191 255.255.0.0 大中型企业
C 类 192~223 255.255.255.0 小型局域网(家用 / 公司)
D 类 224~239 无掩码 组播地址
E 类 240~255 保留科研 保留不用

备注:127.x.x.x 为本地回环地址(本机自测 ping 127.0.0.1

2、子网划分、VLSM 可变长子网掩码、CIDR 无类路由

  1. 子网划分:借用主机位当子网位,把一个大网拆多个小局域网,节省 IP 例:C 类 192.168.1.0/24,借 1 位 = 2 个子网,掩码 255.255.255.128 (/25)
  2. VLSM:不同子网使用不一样长度掩码(工程组网常用)
  3. CIDR 斜线表示:IP/掩码位数,如 192.168.1.0/24

3. ARP 协议

作用:IP 地址→解析对应 MAC 地址

  • 主机发 ARP 广播:"谁是 192.168.1.1,请把你的 MAC 发我"
  • 目标设备单播回复 MAC,本机存入 ARP 缓存表

反向 RARP:MAC 查 IP(老式无盘机)

4. ICMP 协议

探测连通性、报错反馈,ping 命令底层就是 ICMP

  • ping 通:ICMP 请求包→应答包
  • ping 不通:返回超时、目标不可达报文

5. IPv6 基础(128 位,冒分十六进制)

  1. 解决 IPv4 地址枯竭;
  2. 自带 IPSec 加密、即插即用无需 DHCP;格式简写::: 压缩连续 0

三、传输层:TCP vs UDP(重中之重)

1.TCP:面向连接、可靠传输(先建立连接再传数据)

(1)三次握手(建立连接)

  1. SYN:客户端→服务端:请求建立连接
  2. SYN+ACK:服务端→客户端:同意连接
  3. ACK:客户端→服务端:确认收到

口诀:请求→同意→确认

(2)四次挥手(断开连接)

  1. FIN 客户端:我要关闭发送
  2. ACK 服务端:收到关闭请求,继续传剩余数据
  3. FIN 服务端:我方数据发完,准备关闭
  4. ACK 客户端:确认关闭

口诀:一方申请停、应答、另一方发完再申请、最后确认

(3)拥塞控制:防止发送方发包太多造成网络拥堵

2.UDP:无连接、不可靠、开销小

不用握手挥手,直接发数据包;丢包不重传 适用:短视频、语音通话、DNS 查询

对比 TCP UDP
连接 面向连接 无连接
可靠性 可靠重传纠错 不可靠
典型应用 HTTP、HTTPS、FTP DNS、直播、微信语音

四、应用层常用协议

  1. HTTP (80 端口):明文网页浏览
  2. HTTPS (443 端口):HTTP+SSL 加密,安全网页
  3. DNS (53 端口) :域名↔IP 解析(www.baidu.com→IP)
  4. FTP (21 控制 / 20 数据):文件上传下载
  5. SMTP(25):发送邮件

五、学习测试题

1.OSI7 层和 TCP/IP 四层对应关系?

TCP 应用层 = OSI5/6/7,传输层 = 4,网际层 = 3,网络接口层 = 1+2

2.A/B/C 类地址首段范围与默认掩码?127 段地址作用?

A:1-126/255.0.0.0;B:128-191/255.255.0.0;C:192-223/255.255.255.0;127 本地回环自测

3.ARP、ICMP 各自功能?

ARP:IP 解析 MAC;ICMP:ping 连通测试 + 网络报错

4.TCP 三次握手、四次挥手简述;TCP 和 UDP 区别?

三次握手:SYN→SYN+ACK→ACK;四次挥手分四次释放;TCP 可靠连接,UDP 无连接高效

5.HTTP、HTTPS、DNS 默认端口?

HTTP80、HTTPS443、DNS53

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