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网络协议|网络协议（网络基础）

什么是计算机网络？
将各个分散的、具有独立功能的计算机系统，通过网络设备(路由器)和线路(光纤)连接起来，然后通过软件实现资源共享和信息传递的系统。
一 网络指标 1.1 速率 速率： 指的是每一秒发送端和接收端传输的比特数量(即8位，二进制表示，1代表高电压，0代表低电压)。或者说每一秒两段之间传输的数据量。常见的单位b/s kb/s, Mb/s Gb/s等

1.2 带宽 带宽： 表示网络通信线路传输数据的能力,即最高速率。比如100.0 Mbs (百兆带宽)1000.0 Mbs(千兆带宽)


假设本地网卡带宽是10Mbs,即该网卡允许每秒最多传输10M的数据，不能超过10M，现实中肯恩都还不能达到10M。如果你现在在下载文件(3Mbs)，看电视剧(5Mbs)，打游戏（4Mbs），但是因为本地网卡最多允许10Mbs带宽，所以你现在正在进行的网络活动的速率即使超过了10Mb,也不会在一秒内同时接收。
【网络协议|网络协议（网络基础）】
运营商可以通过时钟频率来限制带宽。

1.3 吞吐量 吞吐量：指的是在单位时间内通过某个网络(信道、接口)的数据量，包括全部上传和下载的流量，受网络带宽的影响。

1.4 时延 时延：指的是数据(报文、分组、比特流)从网络的一端发送到另一端所需要的时间，也叫延迟或者迟延，单位是秒。他可以分为发送时延和传播时延、排队时延、处理时延等
1.4.1 发送时延
即从一个网络设备发送数据到另一个网络设备需要的时间，比如主机到交换机，交换机到路由器，路由器到路由器等。
发送时延 = （数据帧的长度(bit)） / 发送速率（bit/s）

1.4.2 传播时延
1.4.2.1排队时延
排队时延： 比如网络过来的数据达到路由器，但是路由器来不及转发，就需要在接口处排队，等待被路由器处理，通过查路由表看走哪一个接口出去。或者说在路由器选择了某一出口，如果来不及出去，则放入出口队列进行排队。等待的时间就是排队时延。同理，交换机也会有进出口的排队行为。
1.4.2.2 处理时延
处理时延： 路由器处理数据包，看网络层首部，看一下目标地址，查询路由表，该怎么转，是否需要修改首部值，比如TTL的值，重新计算校验和等，所以处理也是需要时间的。同理，交换机也会有自己处理行为，也会耗费时间

1.4.3 总时延
总时延： 就是从源主机到目标主机所需要的（发送时延+传播时延）的总和

二 IP地址 IP： 是Internet Protocol缩写，即网际协议，所以IP地址也叫作网际协议地址。
IP地址是由32位二进制组成，为了方便，转化成10进制。IP地址主要包括两个部分：网络标识部分和主机标识部分。有的也叫作网络位和主机位。而且不同类型的IP地址，网络部分和主机部分是不同的，如图所示：
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我们需要注意：对于主机位而言，不能全是0或者全是1，全是0是给子网掩码用的；全是1是广播地址用的。
即C类地址不允许最后一位是0或者是255；B类地址不允许最后2位全是0或者全是255；同理A类地址不允许最后三位全是0或者是255



私网地址：（我们不能直接访问，要么VPN要么端口映射）
A类： 10.0.0.0 255.0.0.0 总共可以有256*256*256-2台主机
B类： 172.16.0.0 255.255.0.0 ~ 172.31.0.0 255.255.0.0, 保留了16个B类网络，可以有16*256*256 -2 台主机
C类： 192.168.0.0 255.255.255.0 ~ 192.168.255.0 255.255.255.0，保留了256个C类地址，即256 * 256 -2 主机

三 MAC地址 MAC地址： 每一个网卡或者路由器都有自己物理地址。这个物理地址是网卡或路由器出场时候烧录的，总共由48位16进制数表示，前24位表示IEEE厂商分配；后面24位由厂商分配。又因为数据链路层主要是解决媒体访问控制的问题，所以也叫作MAC地址。


四 IP地址和MAC地址比较 4.1 所在的分层不一样
IP地址属于网络层地址；MAC地址属于数据链路层的地址
4.2 目的不一样
IP地址决定了数据包最终到达哪一个计算机，作用是在外网寻址；而MAC地址决定数据包下一跳该由哪一个设备接收，主要是在内网工作，比如交换机会记录内网中设备IP地址和MAC地址，进行映射
4.3 IP地址在网络中是可以被修改的，但是MAC地址是不会的，你电脑上的网卡拔下来插入到别人的电脑上MAC地址不会改变
五 子网掩码(subnet mask) 5.1 什么是子网掩码 掩码：是一串二进制，对目标进行与运算，屏蔽某些位
子网掩码：也是一串二进制，对目标IP地址进行与运算，可以知道IP地址哪些位是网络位，哪些是主机位。

5.2子网掩码有何作用 确定IP地址中哪些是网络地址，哪些是主机地址

5.3 IP地址和子网掩码的关系 正常情况下，不划分子网和超网的情况下，A类IP地址对应子网掩码是255.0.0.0; B类IP地址对应子网掩码是255.255.0.0; C类IP地址对应子网掩码是255.255.255.0

5.4 如何计算IP地址属于哪一个网段？ 以192.168.3.24为例
第一：将IP地址转化成二进制表示：
11000000 10101000 00000011 00011000
第二：将子网掩码转化成二进制表示：
11111111 11111111 11111111 00000000
第三：然后将这两部分做与运算
11000000 10101000 00000011 00011000
11111111 11111111 11111111 00000000
11000000 10101000 00000011 00000000（结果）
第四：将结果转化成10进制表示
192.168.3.0

所以以此我们在转发数据包的时候，就可以判断目的IP地址是不是和源主机属于同一个网段；如果是则通过MAC地址转发数据；不是则通过路由器转发数据

六 子网划分 子网划分：就是借用现有网段的主机位做子网位，划分出多个子网。
实现方式：就是将当前的子网掩码主机位移动，如果划分2个子网，可以向主机位右移1位；如果是2-4，可以向主机位右移2位。

6.1 为什么需要子网划分 公网地址不够用，避免资源浪费，所以需要子网划分，让公网地址充分利用。
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什么才属于公网IP地址浪费呢？
如果现在在弄一个交换机，交换机下又有200台机器，现在之前分配的C类根本不够用，然后再申请256个公网地址或者干脆申请B类地址，那么现在

6.2 等长子网划分 就是将一个网段等分成多个网段，也就是等分成多个子网。
#1 确定子网掩码的长度
如果划分的网络是原来的1/(2*N)，则需要向主机位移动N位，然后移动的位置置为1
比如C类地址，255.255.255.0,如果要划分的子网是原来的1/4，则向右移动2位。
11111111 11111111 11111111 00000000
11111111 11111111 11111111 11000000(结果)
所以结果为255.255.255.192


#2 确定子网中第一个可用的IP地址和最后一个可用的IP地址
只要满足主机位不全是0或者全是1即可。

假设目前的网络情况：
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现在需要将50台计算机位于现在的网段中，然后另外150台位于三个不同的网段中。如何实现？划分后子网掩码是多少？每一个范围内最小和最大IP地址。
6.2.1 C类地址
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6.2.2 B类地址
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6.2.3 A类地址
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6.3 变长子网划 以前假设网络是200台电脑，网段是192.168.3.0. 现在需要划分为3个子网，电脑只有170台，每一个子网要求的电脑数不一样。如何划分子网？

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我们计算每一个子网的最大最小区间方法：
第一步：先计算需要容纳最多数量计算机，比如我们这里最多需要容纳100台，所以我们将网络2等分，主机位向右移动1位，即除以2，即128，我们就将128-255之间分配100台计算机即可。 [192.168.3.129,192.168.3.254];
第二步：然后在计算容纳第二多的计算机的子网的最大最小范围，比如我们这里需要容纳50台计算机，我们将网络四等分，即主机位向右移动2位，即64，那么我们就在64-128之间分配50台计算机即可，即[192.168.3.65,192.168.3.126]
第三步：同理，我们将网络8等分，主机位向右移动3位，即32，那么我们在32-64之间分配20台计算机。即[192.168.3.33,192.168.3.62]

6.4 如何判断一个网段是超网还是子网 #1 通过左移子网掩码合并多个网段；右移子网掩码将一个网段划分成多个子网，使得IP地址打破了传统的A，B，C类的限制
#2 判断一个网段到底是子网还是超网，首先需要判断是哪一类网络，A类，B类

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