29.Python基础篇-网络基础理论

重要知识点

BS与CS架构

BS（Bro　　wser/Server）架构：

• 基于浏览器和服务器的架构，客户端通过浏览器访问服务器上的应用程序或服务。
• 特点：客户端只需要一个浏览器，无需安装复杂的软件，服务器端处理大部分业务逻辑。
• 应用：Web应用（如Web浏览器访问网站）。

CS（Client/Server）架构：

• 客户端和服务器通过网络通信，客户端通常有专门的软件进行访问和操作。
• 特点：客户端软件与服务器有明确的职责分离，客户端处理部分数据，服务器处理核心数据和管理。
• 应用：传统的桌面应用（如数据库客户端）。

IP

公网IP：全球唯一的IP地址，用于互联网中各设备的标识。

局域网IP：仅在一个局部网络内部使用，通常由路由器分配。私有IP地址范围包括 192.168.0.0 - 192.168.255.255、10.0.0.0 - 10.255.255.255 等

回环地址： 127.0.0.1，叫做回环地址，指代本机，用于网络通信测试。

子网掩码：

• 定义：子网掩码（Subnet Mask）用来划分IP地址的网络部分和主机部分。它的作用是帮助路由器识别属于同一子网的设备。
• 常见示例：255.255.255.0 表示子网掩码中的前24位用于网络标识，后8位用于主机标识。

IPV4与IPV6

IPv4地址为32位，通常表示为4个十进制数（如：192.168.1.1）。IPv4支持约42亿个独立的IP地址，随着互联网设备的增长，IPv4地址逐渐紧张。于是，出现了IPV6

IPv6是为了解决IPv4地址不足问题而设计的，使用128位地址，支持更多的设备和网络。IPv6地址通常由8组16进制数表示（如：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334）。

mac地址与ARP协议

mac地址

• 定义：每个网卡（NIC）都有一个唯一的硬件地址，称为MAC地址。它用于数据链路层的通信。在生产时就由厂家标识的唯一ID
• 格式：MAC地址通常由6组16进制数表示，例如：00:14:22:01:23:45。

arp协议

• 定义：ARP（地址解析协议）用于将IP地址转换为相应的MAC地址。ARP协议在局域网内进行IP地址到MAC地址的映射。
• 工作原理：当一台设备要发送数据到另一台设备时，它需要知道目标设备的MAC地址。如果目标IP地址未知，ARP协议会发送ARP请求广播，目标设备根据IP地址响应其MAC地址。

交换机、路由器、网关、防火墙

交换机：

工作原理：交换机工作在数据链路层（第二层），根据MAC地址转发数据帧。交换机通过学习MAC地址表来决定数据帧的转发路径。

作用：在局域网中连接不同设备，提供高效的点对点通信。

路由器：

工作原理：路由器工作在网络层（第三层），根据IP地址来转发数据包。路由器负责跨越不同的网络（如局域网与广域网）进行数据传输。

作用：连接不同网络并选择最佳路径，将数据包从源网络传输到目标网络。

网关

定义：网关是连接不同网络或不同协议的设备，通常用于跨越不同协议栈的通信（如从IPv4到IPv6的转换）

应用：通常在互联网服务提供商（ISP）处，或者局域网与互联网的边界处。

交换机、路由器、网关三者之间的关系

• 交换机与路由器：

  • 交换机和路由器常常在同一个网络环境中共同工作。交换机通常用于局域网内，负责设备之间基于MAC地址的通信；而路由器则负责跨网络（如局域网到广域网，或不同局域网之间）根据IP地址进行数据包的路由。
  • 交换机无法处理跨网络的流量，它只会根据设备的MAC地址将数据传递给局域网内的其他设备。路由器则确保数据能够从一个网络转发到另一个网络。

• 路由器与网关：

  • 在很多情况下，路由器和网关的作用会重叠。一个典型的家庭或小型企业网络中，路由器通常还担任网关的角色。路由器会处理局域网与互联网之间的数据传输（路由功能），并将内部网络设备的私有IP地址转换为公网IP地址（NAT功能）。
  • 网关不仅仅是一个路由器，它的功能可以更加复杂。例如，它可以支持协议转换（如从IPv4到IPv6），或者在不同类型的网络之间进行流量管理。
  • 在大型企业中，网关通常会作为连接不同网络、管理不同协议的设备，路由器则负责更直接的路由功能。

 

防火墙

功能：防火墙用于控制进出网络的流量，监控并限制不安全或不必要的数据传输

工作原理：通过配置规则，防火墙可以阻止恶意访问，确保网络安全

 

端口

端口的作用：一台电脑上的每个程序都会占用一个端口，通过IP可以在互联网上找到一台电脑，通过端口，则可以找到一台电脑上的某个程序。

端口的使用范围：

• 知名端口（0–1023）：主要用于标准化的、最常见的服务和协议。
• 注册端口（1024–49151）：用于注册的应用程序或服务，由开发者申请。
• 动态端口（49152–65535）：用于操作系统分配给客户端的临时端口，通常用于动态连接。

注意事项：

在日常开发工作中，应使用8000之后的端口，因为之前的端口容易产生端口冲突。

互联网协议与OSI模型

OSI七层模型：

1. 物理层：负责数据的物理传输，如电缆和无线信号。
2. 数据链路层：确保数据在物理链路上无误地传输，负责MAC地址。
3. 网络层：负责数据包的路由和寻址，处理IP地址。
4. 传输层：确保数据的可靠性（如TCP协议）。
5. 会话层：管理通信会话，控制对话的开始、结束等。
6. 表示层：处理数据格式的转换、加密等。
7. 应用层：为用户提供直接服务，如HTTP、FTP等。

TCP/IP模型：TCP/IP模型简化了OSI模型，通常分为四层：

1. 应用层：提供网络服务和应用接口
2. 传输层：处理端到端的数据传输（如TCP、UDP协议）
3. 网络层：负责数据包的路由（如IP协议）
4. 数据链路层：负责处理mac地址
5. 物理层：负责物理传输，对应网线、网卡，发送二进制字节码

TCP协议

TCP协议的定义

TCP（Transmission Control Protocol）是一个面向连接、可靠的传输层协议，确保数据包按顺序到达目的地并且不会丢失。

三次握手与四次挥手

• 三次握手：

  1. 第一次握手：客户端发送SYN包，表示请求建立连接。
  2. 第二次握手：服务器响应SYN+ACK包，表示接收连接请求。
  3. 第三次握手：客户端发送ACK包，表示确认连接。

• 四次挥手：

  1. 第一次挥手：客户端发送FIN包，表示请求关闭连接。
  2. 第二次挥手：服务器回应ACK包，表示同意关闭连接。
  3. 第三次挥手：服务器发送FIN包，表示请求关闭连接。
  4. 第四次挥手：客户端回应ACK包，连接完全关闭。

UDP协议

UDP协议的定义：

UDP（User Datagram Protocol）是无连接的传输层协议，不提供可靠性保障，适用于需要高效率和实时性的应用。

特点：

没有建立连接的过程，不进行数据确认和重传，传输速度快，适用于视频、语音等实时应用。

TCP协议与UDP协议的区别