正式班D7

2020.10.13星期二　　正式班D7

一、上节课复习

1. Linux发展

   1. 批处理系统
   2. 多道技术
      1. 分时操作系统
      2. multics—>Unix—>minix—>Linux（如Redhat、centos）

2. 线程与进程

   1. 进程：资源单位

      一个程序在运行过程中使用的数据都与自己的进程有关

   2. 线程：执行单位（CPU执行的是线程）

      进程内代码的运行过程

3. 任务运行的三种状态

   1. 运行态：拿到CPU，正在运行
   2. 就绪态：等待分配CPU，一旦拿到cpu就可以立即运行
   3. 阻塞态：拿到CPU也无法执行，必须等io结束进入就绪态

4. 网络

   1. 什么是网络

      网络=物理连接介质+互联网通信协议

      互联网通信协议就相当于计算机界的英语

   2. 为什么要有网络

      为了打破地域限制，提高数据传输效率（信息高速公路）

5. OSI七层协议

   应用层==》http、ftp、可以自定义协议

   表示层

   会话层

   传输层==》TCP/UDP协议

   ​ 1、数据段

   ​ 2、head+data：head放源端口、目标端口

   ​ 3、端口在本机唯一即可

   网络层==》IP协议

   ​ 1、数据包

   ​ 2、head+data：head放源IP地址、目标IP地址

   ​ 3、IP地址的通信协议==》路由协议

   ​ ipv4：

   ​ IP v4地址

   ​ 00000000.00000000.00000000.00000000==》0.0.0.0

   ​ 11111111.11111111.11111111.11111111==》255.255.255.255

   ​ 子网掩码：

   ​ 11111111.11111111.11111111.00000000==》255.255.255.0

   ​ 172.16.10.13/24==》172.16.10.0

   ​ 172.16.10.14/24==》172.16.10.0

   ​ 子网地址相同，代表处于同一个lan中

   数据链路层==》Ethernet以太网协议

   ​ 1、数据帧

   ​ 2、head+data，head放源mac地址、目标mac地址

   ​ 3、基于mac地址的广播的通信方式==》计算机通信基本靠吼

   物理层==》转换成电信号（如011101101），然后发送

二、本节内容

1. 数据链路层与网络层补充

   1. 引入

      1. 计算机1要与计算机2通信，计算机1必须拿到计算机2的IP地址和子网掩码
      2. 通信分为两类：局域网内、跨局域网
      3. 问题：
         1. 计算机1如何确定与计算机2是否在同一个局域网内
         2. 如果在一个局域网内如何通信（要拿到目标mac也就是计算机2的mac地址）
         3. 如果跨局域网如何通信（要拿到目标mac也就是网关的mac地址）

   2. ARP协议

      1. 通过IP地址找到mac地址

      2. 前提：在一个局域网LAN内，靠的是目标mac地址找到对方在哪里

         ​ 即只要知道目标mac地址是谁，数据包就发给谁

      3. 情况一：

         前提：计算机一：192.168.10.11/24

         ​ 计算机二：192.168.10.13/24

         1. 拿到目标mac地址

            1. ARP协议：判断两台计算机的子网地址是否一样

               ​ （此情况一样，尝试获得计算机2的mac地址）

               1. 发包

                  计算机1的mac地址 FF-FF-FF-FF-FF-FF 192.168.10.11/24 192.168.10.13/24 数据部分

               2. 所有计算机都收到该ARP包

                  碰到FF-FF-FF-FF-FF-FF大家都知道对方想和自己要mac地址

                  如果目标IP192.168.10.13/24是自己就返回自己的mac地址

            2. 发真正的数据

               计算机1的mac地址 计算机2的mac地址 192.168.10.11/24 192.168.10.13/24数据部分

      4. 情况二：

         前提：计算机一：192.168.10.11/24

         ​ 计算机二：202.10.11.13/24

         1. 拿到目标mac地址

            1. ARP协议：判断两台计算机的子网地址是否一样

               ​ （此情况不一样，应当尝试获取网关的mac地址）

               1. 发包

                  计算机1的mac地址 FF-FF-FF-FF-FF-FF 192.168.10.11/24 192.168.10.1/24（网关的IP） 数据部分

               2. 所有计算机都收到该ARP包

                  碰到FF-FF-FF-FF-FF-FF大家都知道对方想要自己的mac地址

                  如果碰到目标IP192.168.10.1/24就是自己则返回自己的mac地址

            2. 发真正的数据

               计算机1的mac地址 网关的mac地址 192.168.10.11/24 202.10.11.13/24 数据部分

2. IP+mac

   1. IP地址+mac地址==》全世界唯一一台计算机

   2. ARP会将IP地址转换成mac地址

      1. 要么是局域网内一台计算机的mac地址
      2. 要么就是网关的mac地址

3. TCP/UDP协议（传输层）

   1. 由来

      1. 网络层的IP帮我们区分子网，以太网层的mac帮我们找到主机；然后大家就使用多个应用程序
      2. 如何标识这台主机上的应用程序就是端口（应用程序与网卡关联的编号）

   2. 功能：建立端口到端口的通信

   3. 范围：0_{65535（其中0}1023是系统占用端口）

      

   4. TCP协议（可靠传输）

      1. TCP通信之前必须建立双向通路

      2. TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但为了保证网络的效率，

         通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割

      3. 可靠原因：数据拷贝后传输（传输时不会删除原数据），对方无应答会申请多次，给到ACK确认信息之后删除数据

   5. UDP协议（不可靠传输）

      报头部分一共只有8个字节，总长度不超过65535个字节，正好放进一个IP数据包

   6. TCP三次握手和四次挥手

      

      1. SYN：Synchronize sequence numbers同步序列编号

         seq：sequence序列

         ACK：ACKnowledge Character确认字符

      2. 三次握手（客户端先手）

         1. 客户端状态SYN_SENT，发送SYN请求信息给服务端，此数据段序列号seq=x

         2. 服务端状态从LISTEN转到SYN_RCVD

            回复SYN+ACK数据段，此数据段序列号seq为y，确认序列号ACK=x+1

         3. 客户端状态从SYN_SENT转到ESTABLISHED

            回复确认序列号ACK=y+1

            服务器状态从SYN_RCVD转到ESTABLISHED

      3. 四次挥手（客户端、服务端都可先手）

4. 应用层

   1. 由来：用户使用的都是应用程序，均工作于应用层

      ​ 互联网是开发的，大家都可以开发自己的应用程序，数据多种多样，必须规定好数据的组织形式

   2. 功能：规定应用程序的数据格式

      

5. socket

   ​ 应用层

   ​ 》socket《

   ​ 传输层

   ​ 网络层

   ​ 数据链路层

   ​ 物理层

6. DHCP

   1. 想实现网络通信，每台主机需要具备四要素：

      1. 本机的IP地址
      2. 子网掩码
      3. 网关的IP地址
      4. DNS的IP地址

   2. 获取方式

      1. 静态获取：手动配置

      2. 动态获取：通过DHCP获取（udp头）

         以太网头+IP头+udp头+DHCP数据包

         1. "以太网头"设置发出方（本机）的mac地址和接收方（DHCP服务器）的mac地址

            前者就是本机网卡的mac地址，后者此时未知，填广播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF

         2. "IP头"设置发出方IP地址和接收方IP地址

            此时两者均未知，发出方填0.0.0.0，接收方填255.255.255.255

         3. "UDP头"设置发出方的端口和接收方的端口

            这一部分是DHCP协议规定好的，客户端是68端口，服务端是67端口

            DHCP client（68号端口）---------------->DHCP server（67号端口）

7. DNS（Domain Name System）域名系统

   1. dns作用

      DNS是解析域名的，会把域名翻译成IP再进行连接

      DNS服务器地址是唯一的，是运行商提供给终端用户来解析IP地址及域名的关系的

   2. dns查询方式

      1. 递归

         1. 主机向本地域名服务器查询一般都是采用递归查询

         2. 如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询的域名的IP地址，

            那么本地域名服务器就以DNS客户的身份，向其它根域名服务器继续发出查询请求报文（替主机继续查询，而不是让主机自己进行下一步查询）。
            
            因此，递归查询返回的查询结果或者是所要查询的IP地址，或者是报错，表示无法查询到所需的IP地址。

            

      2. 迭代

         1. 本地域名服务器向根域名服务器的查询是迭代查询

         2. 当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时，要么给出所要查询的IP地址，要么告诉本地服务器：“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。然后让本地服务器进行后续的查询。

            根域名服务器通常是把自己知道的顶级域名服务器的IP地址告诉本地域名服务器，让本地域名服务器再向顶级域名服务器查询。

            顶级域名服务器在收到本地域名服务器的查询请求后，要么给出所要查询的IP地址，要么告诉本地服务器下一步应当向哪一个权限域名服务器进行查询。
            
            最后，知道了所要解析的IP地址或报错，然后把这个结果返回给发起查询的主机。

            

      3. 结合

         

   3. dns解析流程

      

   4. dns缓存

      ··DNS缓存指DNS返回了正确的IP之后，系统会将这个结果临时存储起来，且为这个缓存设定失效时间

      ··在时间内再次访问这个网站时，系统会直接从本地DNS缓存中把结果交给你，而不是去询问DNS服务器，变向加速了网址的解析。

      ··时间过后系统会再次询问DNS服务器获得新的结果

      ··修改DNS服务器后并且不希望电脑再使用之前的DNS缓存时要手动清除本地缓存

      1. 分类

         1. 浏览器DNS缓存（内存中）

            浏览器会按照一定频率缓存DNS记录

         2. 本地操作系统DNS缓存（内存中）

            如果浏览器找不到需要的DNS记录就去操作系统找

         3. 本地HOSTS文件（硬盘中）

            Windows系统中位于C:\Windows\System32\drivers\etc

            Linux系统中位于/etc/hosts

         4. 路由器指定的DNS（远程）

            路由器自动获取DNS地址，也可以手动修改-登录后台设置DNS服务器地址

            （路由器DNS被篡改会造成域名劫持，访问的网址都会被定位到同一个位置，但IP可以直接访问）

         5. 本地DNS服务器（远程）

         6. 根服务器（远程、跨国）

      2. 浏览器dns查找顺序

         浏览器DNS缓存->本地系统DNS缓存->本地计算机HOSTS文件->本地DNS缓存->递归or迭代搜索

      3. 清除dns缓存

         全国通用DNS地址（国内用户推荐使用，速度较快！）

         首先DNS服务器地址添：114.114.114.114 (位于北京人民英雄纪念碑）

         备用DNS服务器地址添：114.114.115.115

         全球通用DNS地址（此DNS地址为谷歌服务器的）

         首选DNS服务器地址添：8.8.8.8

         备用DNS服务器地址添：8.8.4.4

         1. 打开cmd执行命令：ipconfig/all
         2. 查看本地dns缓存命令：ipconfig/displaydns
         3. 清除本地dns缓存命令：ipconfig/flushdns