コンピュータネットワークの基礎知識とは何ですか

Ⅰ. ネットワークレベルの分割

コンピュータネットワークをより大規模に構築するために、国際標準化機構( ISO) 1978 年に、有名な OSI (Open System Interconnection) モデルである「オープン システム インターネット参照モデル」が提案されました。

## 一般的なネットワーク層の区分には、OSI 標準の 7 層モデルのほかに、TCP/IP の 4 層プロトコルがあり、それらの対応関係は次のとおりです。

##Ⅱ.OSI 7 層ネットワーク モデル

OSI 7 層モデルか TCP/ IP 4 層モデル、各層は、対応する作業を完了し、上位層と下位層の間で通信するために、独自の専用プロトコルを持っている必要があります。 OSI の 7 層モデルの詳細な説明から始めましょう。

⑴物理層

物理層は、さまざまなデバイスで構成される最も基本的なネットワーク構造です。この層は、上位層プロトコルにデータを送信するための信頼できる物理メディアを提供します。簡単に言えば、物理層は元のデータがさまざまな物理メディア上で送信されることを保証します。

⑵データリンク層

データリンク層は、物理層を基盤としてネットワーク層にサービスを提供するもので、最も基本的なサービスはデータ発信です。ネットワークからの信号は、隣接ノードのターゲット マシンのネットワーク層に確実に送信されます。

この層の機能には、物理​​アドレス アドレッシング、データ フレーミング、フロー制御、データ エラー検出と再送信などが含まれます。

メイン プロトコル :イーサネット プロトコル;

重要な機器: ブリッジ、スイッチ;

⑶ネットワーク層

ネットワーク層の目的は、2 つのエンド システム間のデータ送信を実現することです;

ネットワーク層では、最も重要なプロトコルである TCP/IP のコア プロトコルを含む、多くのプロトコルが設計されています —— IPプロトコル。 IP プロトコルは、信頼性の低いコネクションレス型の伝送サービスのみを提供します。また、その機能を実装するために IP プロトコルと組み合わせて使用​​されるのは、アドレス解決プロトコル ARP、逆アドレス解決プロトコル RARP、インターネット メッセージ プロトコル ICMP、およびインターネット グループ管理プロトコル IGMP です。

重要な機器: ルーター

⑷トランスポート層

最初のエンドツーエンド、ホスト間レベル。トランスポート層は、上位層のデータをセグメント化し、エンドツーエンドで信頼性の高い、または信頼性の低い伝送を提供する責任があります。さらに、トランスポート層はエンドツーエンドのエラー制御とフロー制御の問題にも対処する必要があります;

主に含まれるプロトコル: TCP プロトコル、UDP プロトコル;

重要な機器: ゲートウェイ

#⑸ セッション層

# セッション層はホスト間のセッション プロセスを管理します。つまり、プロセス間のセッションの確立、管理、終了を担当します。セッション層は、データに挿入されたチェックポイントも使用して、データ同期を実現します。

⑹プレゼンテーション層

プレゼンテーション層は、上位層のデータまたは情報を変換して、1 つのホストのアプリケーション層情報をアプリケーション プログラムが確実に理解できるようにします。別のホストの。プレゼンテーション層でのデータ変換には、データの暗号化、圧縮、フォーマット変換などが含まれます。

⑺アプリケーション層

オペレーティング システムまたはネットワーク アプリケーションがネットワーク サービスにアクセスするためのインターフェイスを提供します。

Ⅲ.IP アドレス

IP アドレスは、ネットワーク ビットとビットの 2 つの部分で構成されます。ホスト ビット

ネットワーク部分: 指定されたホストが存在するネットワーク範囲を説明するために使用されます

ホスト部分: 指定されたホストの特定の場所を説明するために使用されます。特定のネットワーク範囲;

⑴IP アドレス分類

#: (これは、IPv4 プロトコルによって定義された IPv4 アドレスを指します。アドレス全体が構成されます) (32 ビット バイナリ) クラス A: 最初のバイナリ ビットは 0、ネットワーク ビットは 8 ビット、0.0.0.0~127.255.255.255

クラス B : 最初の 2 つのバイナリ ビットは 10、ネットワーク ビットは 16 ビット、128.0 .0.0~191.255.255.255

クラス C: 最初の 3 つのバイナリ ビットは 110、ネットワーク ビットは 24 ビット、192.0。 0.0~223.255.255.255

クラス D: 224-239

クラス E: 240-255

クラス D とクラス E はネットワークを分割しませんビットとホストビット

⑵A、B、C クラスプライベートアドレス

IPアドレス枯渇の問題を解決するには、アドレスの数を増やす必要があります。 IP アドレスは取得されます。再利用できますが、インターネットはルーティングできません

クラス A: 10.0.0.0/8、範囲は 10.0.0.0 ～ 10.255.255.255

クラス B: 172.16.0.0/12、範囲は 172.16.0.0 ～ 172.31 .255.255

クラス C: 192.168.0.0/16、範囲は 192.168.0.0~192.168.255.255

⑶ 予約アドレス (ループバック アドレス)、他のホストの構成に使用する IP アドレスを選択してください。

0.0.0.0~0.255.255.255

127.0.0.0~127.255.255.255

⑷アドレスセグメントの自動割り当て:

169.254.0.0~169.254.255.255

⑸ネットワークアドレス: ホストビットが配置されているアドレスすべて 0 (すべてのバイナリ ビットは 0)

たとえば: 1.0.0.0 は範囲の名前を表します

⑹ブロードキャスト アドレス: すべてのホスト ビットが 1

に設定されたアドレス。例: 1.255.255.255: 宛先アドレスとして、ネットワーク セグメント全体のすべての IP アドレスを表します。

⑺ダイレクトブロードキャストアドレス ：

255.255.255.255: 宛先アドレスとして、IP アドレススタック全体のすべての IP アドレスを表します

IV. サブネット マスクの分割

インターネット アプリケーションが継続的に拡大するにつれて、IPv4 の欠点、つまり、占有されるネットワーク ビットが多すぎ、ホスト ビットが少なすぎることが徐々に明らかになります。現在、NAT を使用して企業内で予約されたアドレスを割り当てることに加えて、通常、ハイクラス IP アドレスは、さまざまなユーザー グループが使用できるように複数のサブネットを形成するために細分化されています。サイズ。

サブネット化とは、実際には、IP アドレスのネットワーク ビット数を増やし、ホスト ビット数を減らすことです。これにより、ブロードキャスト ドメインの範囲を縮小し、ホストの数を減らすことができます。論理ネットワーク セグメントを削減し、管理を容易にし、セキュリティ ポリシーを正確に適用できます。

Ⅴ.TCP/IP プロトコル

TCP/ IP プロトコルは、ネットワーク層で構成されるインターネットの最も基本的なプロトコルです。IP プロトコルは、トランスポート層の TCP プロトコルで構成されます。

TCP は、コネクション型の通信プロトコルです。接続は 3 ウェイ ハンドシェイクによって確立されます。通信が完了したら、接続を切断する必要があります。TCP はコネクション指向であるため、エンドツーエンド通信にのみ使用できます。 TCP は信頼性の高いデータ フロー サービスを提供します。 TCPではフロー制御に「スライディングウィンドウ」と呼ばれる手法が採用されており、このウィンドウは実際には受信能力を表し、送信側の送信速度を制限するために使用されます。

TCP メッセージ ヘッダー形式:

16 ビット ソース ポート

16 ビットの宛先ポート番号

32 ビットのシーケンス番号: 範囲 (1 ~ 2^32-2) SEQ

最初のデータセグメントのシーケンス番号はランダムに選択されます;

2 番目のデータ セグメントのシーケンス番号: 前のデータ セグメントのシーケンス番号 前のデータ セグメントのデータ部分のサイズ 1

3 2 確認番号: 範囲 (2 ~ 2^32-1)

この受信者は受信したデータを確認するために使用され、送信者を必要とします。後続のデータ セグメントの ID の送信を続ける場合;

一般に、確認番号は送信者によって送信される次のデータ セグメントのシーケンス番号です;

4 桁ヘッダー長は 24 バイトから 60 バイトです

3 桁の予約済みフラグ

3 証明書暗号化ロゴ シート

# 6 ビット TCP 機能ビット:

URG: Emergency Poor Labeling ビット; このロゴの位置が 1 の場合、データの再投稿の優先度が高くなりますそのようなデータが最初に転送されるようにします; 複数のデータの URG フラグ ビットが同時に 1 に設定された場合、16 ビット緊急ポインタが大きいほど優先度が高くなります;

ACK:接続管理に関連する確認フラグ ビット。接続確立要求または切断要求を積極的に開始する当事者に応答するために使用されます。

PSH: プッシュ ビット。フラグが 1 に設定されている場合、受信側はデータを送信できます。キャッシュ キューに追加されず、処理のためにアプリケーション プロセスに直接渡されます;

RST: 接続フラグをリセットします; TCP 接続が枯渇するか失敗すると、TCP 接続のフラグが再構築されます。

SYN: 同期フラグ ビット。TCP 接続を確立するプロセス中に、接続確立要求を開始する側に接続を開始するよう通知するために使用されます。

FIN: 接続ロゴの位置を終了します。ロゴの位置が 1 の場合、相手は TCP 接続の切断を指示し、それを確認します。ネットワークの輻輳を防ぐためにトラフィック ネゴシエーションと制御を実装します。

スライディング ウィンドウ:

輻輳ウィンドウ:

緊急ウィンドウ:

ウィンドウ サイズ (一度に送信できるデータ セグメントの数を意味します);

16 ビット データ セグメント チェックサム: データの完全性を保証するための検証情報;

16 ビット緊急ポインタ: URG フラグ ビットがすべて揃っている場合にその優先順位を区別するために使用されます。 1 に設定;

オプション: データ セグメント セグメンテーションのタイムスタンプ

TCP プロトコルの接続指向機能:

1. 接続の確立、3 ウェイ ハンドシェイク

1) 送信者によって生成される TCP ヘッダー データ、ヘッダーでは、送信元ポートと宛先ポートがアプリケーション層プロトコルによって指定されます。 ; シーケンス番号はランダムに選択され、確認番号は 0 で、フラグ SYN は 1 に設定されます;

2) 受信側は、送信側から SYN 要求データを送信した後、受信できるかどうかを判断します。相手が要求したデータ通信を完了する; 可能であれば、相手によって生成された TCP ヘッダー データを返す; 送信元ポートと宛先ポートは前のデータとまったく逆である; シーケンス番号はランダムであり、確認番号はシーケンスである相手の次のデータの番号を確認し、SYN フラグと ACK フラグを同時に 1 に設定する;

3) 送信側は相手の応答データを受信した後、ACK フラグが 1 に設定されているかどうかを確認します。 1 ; 1 の場合は、SYN フラグが 1 に設定されているかどうかを確認します。これも 1 の場合は、それを確認し、2 番目の TCP ヘッダー データを生成します。シーケンス番号は前のデータのシーケンス番号 1 であり、確認番号は受信側の次のデータ シリアル番号; ACK フラグの位置 1;

2. 接続を解除し 4 回振る

1) 全データ送信時が完了すると、一方の当事者が率先して他方に信号を送信します。 FIN フラグを 1 に設定した TCP ヘッダー データを送信します。

2) 相手方が FIN を に設定したデータを受信した後、 1、ACK が 1

に設定された確認データで応答します。 3) 相手側が FIN を 1 に設定したデータを積極的に送信し、接続の切断を要求します。

4) アクティブな側エンドパーティは ACK を 1 に設定した TCP ヘッダー データを確認して送信します。

VI.UDP プロトコル

UDP ユーザー データ プロトコルは、コネクションレス型通信プロトコルです。UDP データには宛先が含まれます。ポート番号と送信元ポート番号の情報 接続を必要としない通信のため、ブロードキャスト送信が可能です。 UDP 通信は受信側からの確認を必要とせず、信頼性の低い送信であり、パケット損失が発生する可能性があります。

UDP と TCP は同じレイヤ上にあります。

UDP ヘッダー:

16 ビット ソース ポート

: データをカプセル化するときに送信者によって選択されたポート番号。一般に、送信されるデータのソース ポート番号は、ランダムに選択されたアイドル ポートです。

1

6 桁の宛先ポート : このデータ通信の受信側は、トランスポート層からデータを送信する必要があります。アプリケーション層 使用されるポート番号。一般的に言えば、データの宛先ポート番号は固定です。 16 ビット UDP 長

: ヘッダーを含むデータグラム全体の長さ。

1

6 桁の UDP チェックサム: UDP データグラム全体のチェックサム。データの整合性がある程度保証されます。

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