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七层网络笔记

news 来源：原创 2025/5/23 19:19:52

首先，用户感知到的只是最上面一层应用层，自上而下每层都依赖于下一层，所以我们从最下一层开始切入，比较好理解
每层都运行特定的协议，越往上越靠近用户，越往下越靠近硬件
物理层由来：上面提到，孤立的计算机之间要想一起玩，就必须接入internet，言外之意就是计算机之间必须完成组网
物理层功能：主要是基于电器特性发送高低电压(电信号)，高电压对应数字1，低电压对应数字0
数据链路层由来：单纯的电信号0和1没有任何意义，必须规定电信号多少位一组，每组什么意思数据链路层的功能：定义了电信号的分组方式
早期的时候各个公司都有自己的分组方式，后来形成了统一的标准，即以太网协议ethernet
ethernet规定

一组电信号构成一个数据包，叫做‘帧’
每一数据帧分成：报头head和数据data两部分
head data
mac地址：head中包含的源和目标地址由来：ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡，发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即mac地址
mac地址：每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址，有了mac地址，同一网络内的两台主机就可以通信了
网络层功能：引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址

规定网络地址的协议叫ip协议，它定义的地址称之为ip地址，广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示
范围0.0.0.0-255.255.255.255
一个ip地址通常写成四段十进制数，例：172.16.10.1

ip地址分成两部分

网络部分：标识子网
主机部分：标识主机

所谓”子网掩码”，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。比如，IP地址172.16.10.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。
单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类，从网络部分或主机部分都无法辨识一个ip所处的子网
知道”子网掩码”，我们就能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0），然后比较结果是否相同，如果是的话，就表明它们在同一个子网络中，否则就不是

总结一下，IP协议的作用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络。
arp协议功能：广播的方式发送数据包，获取目标主机的mac地址

传输层
传输层的由来：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，然后大家使用的都是应用程序，你的电脑上可能同时开启qq，暴风影音，等多个应用程序，

那么我们通过ip和mac找到了一台特定的主机，如何标识这台主机上的应用程序，答案就是端口，端口即应用程序与网卡关联的编号。

传输层功能：建立端口到端口的通信

补充：端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口

应用层功能：规定应用程序的数据格式。
例：TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了”应用层”。

我们知道两个进程如果需要进行通讯最基本的一个前提能能够唯一的标示一个进程，在本地进程通讯中我们可以使用PID来唯一标示一个进程，但PID只在本地唯一，网络中的两个进程PID冲突几率很大，这时候我们需要另辟它径了，我们知道IP层的ip地址可以唯一标示主机，而TCP层协议和端口号可以唯一标示主机的一个进程，这样我们可以利用ip地址＋协议＋端口号唯一标示网络中的一个进程。

能够唯一标示网络中的进程后，它们就可以利用socket进行通信了，什么是socket呢？我们经常把socket翻译为套接字，socket是在应用层和传输层之间的一个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用已实现进程在网络中通信。
socket起源于UNIX，在Unix一切皆文件哲学的思想下，socket是一种"打开—读/写—关闭"模式的实现，服务器和客户端各自维护一个"文件"，在建立连接打开后，可以向自己文件写入内容供对方读取或者读取对方内容，通讯结束时关闭文件。
MSN全称应为Microsoft Network，是“微软网络服务
为什么一定要设置DNS才能上网？有些朋友可能会发现，为什么我可能登陆QQ、MSN，但却打不开网页呢？其实大部分原因都是因为DNS服务器故障造成的，DNS服务器地址是唯一的，是运营商提供给终端用户用来解析IP地址及域名的关系，而如果不设定DNS服务器地址，那么就无法查询地址的去向，自然也就打不开网页，而QQ、MSN等即时聊天软件，采用的是UDP传输协议，即不可靠传输协议，无需提供DNS服务器地址，也同样可以登陆。
DNS缓存指DNS返回了正确的IP之后，系统就会将这个结果临时储存起来。并且它会为缓存设定一个失效时间 (例如N小时)，在这N小时之内，当你再次访问这个网站时，系统就会直接从你电脑本地的DNS缓存中把结果交还给你，而不必再去询问DNS服务器，变相“加速”了网址的解析。

当然，在超过N小时之后，系统会自动再次去询问DNS服务器获得新的结果。所以，当你修改了 DNS 服务器，并且不希望电脑继续使用之前的DNS缓存时，就需要手动去清除本地的缓存了。
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->ISP DNS缓存->递归or迭代搜索

期间如果查询到了，也就直接访问ip地址了，这个就像三级缓存原理一样，例如，能够在hosts文件中找到就不会再去查其他的
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): 如果浏览器缓存中找不到需要的DNS记录，那就去操作系统找。

3）本地HOSTS文件（硬盘中）: Windows系统中位于C:\Windows\System32\drivers\etc

清除DNS缓存
打开cmd执行命令：ipconfig /all

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

查看本地dns缓存命令：ipconfig /displaydns

清除本地dns缓存命令：ipconfig /flushdns

我们在开发的时候，有时候会给某个域名绑hosts，用于本地开发测试，但是绑了之后，用谷歌浏览器访问会发现并没有生效，按F12会发现访问的还是线上的ip，
说明浏览器是有该域名的dns缓存的，那么如何清除浏览器的dns缓存呢？

1、针对谷歌浏览器
谷歌浏览器清除方法如下：打开浏览器，访问如下地址
chrome://net-internals/#dns

点击 clear host cache，就清楚了浏览器的dns缓存，再访问绑hosts的域名，就会发现ip变啦

2、针对火狐浏览器
如果是firefox火狐浏览器的话，可以按照以下方式：

在地址栏中 about:config 并回车，可能会出现一个警告信息，直接点击按钮进入，会出现firefox的所有配置信息，通过搜索dns 进行过滤，
可以看到一项名为 network.dnsCacheExpirationGracePeriod 项，它对应的值就是DNS缓存的时间，双击此项，会出现修改的提示框，填入 0 （不缓存DNS）即可。

七层网络笔记

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