前言

不知道大家有没有这种感觉，大学时学习计算机网络基础的时候，看到各种网络协议与硬件功能实现原理就头疼。但这些底层原理又是需要知道的，虽然网络协议这块好像属于网络工程师的范畴，但其实对Java程序员来说其实也是一个基础盘，比如Netty网络框架这块要手写一个RPC框架就会意识到知道TCP/IP协议的重要性了。前段时间小编就在华为云面试的时候，在TCP/IP这块吃了点小亏，不过还算幸运，成功通过二面，目前准备备战三面了。这篇文章就跟大家聊一聊网络协议相关的理论知识，以及一些硬件实现的拓展，算是对自己的一些总结，也希望能对小伙伴们有一点启示。

说到网络通信首先要说的就是OSI参考模型

网络协议基础知识

OSI 参考模型

OSI从上到下分为7层：

  • 应用层
  • 表示层
  • 会话层
  • 传输层
  • 网络层
  • 数据链路层
  • 物理层

TCP/IP 参考模型

虽然TCP/IP协议族通常都被表示为一个五层的协议栈，但实际上它只定义了上三层，因为TCP/IP只关心网络层、运输层和应用层。

对比

共同点：

  • 都采用了层次结构的概念
  • 都能够提供面向连接和无连接的通信服务机制

不同点：

  • OSI 采用了七层模型，而 TCP/IP 是四层（实际上是三层）
  • OSI 是一个在协议开发前设计的、有清晰概念的模型；TCP/IP 是先有协议集然后建立的、事实上得到广泛应用的弱模型，功能描述和实现细节混在一起
  • OSI 的网络层既提供面向连接的服务，又提供无连接的服务；TCP/IP 的网络层只提供无连接的网络服务
  • OSI 的传输层只提供面向连接的服务；TCP/IP 的传输层即提供面向连接的服务 TCP，也提供无连接的服务 UDP

硬件理论（就以交换机与路由器为例）

交换机、路由器

  • 交换机（Switch）是数据链路层的硬件，相当于多端口的网桥。交换机内部存储 MAC 表，只会将数据帧发送到指定的目的地址
  • 路由器（Router）是网络层的硬件，根据 IP 地址进行寻址，不同子网间的数据传输隔离

对比

举几个现实例子了解路由器和交换机的区别：

  • 路由器相当于邮局，把信投递到收件人地址，它的任务就完成了。但是信邮到了你们宿舍楼，而这个地址不是你一个人专享的
  • 所以楼管王大爷还要负责把信给到你手里，他不会关心收件人地址，只看收件人姓名，然后打个内线电话叫你来取信。
  • 如果没有邮局，你没法向世界各地的漂亮妹子们发信，也没法从楼外的漂亮妹子那里收信。
  • 但是因为楼管王大爷的存在，你仍然可以通过他与同宿舍楼的好基友书信往来。
  • 所有邮局构成的系统，就是“广域网”，而你的宿舍楼，就是“局域网”，构建局域网是不需要路由器的。

扮演角色：

楼管王大爷：交换机（只负责局域网分配不同的IP）

邮局：路由器，可以把一个IP分配给很多个主机使用，这些主机对外只表现出一个IP，也就是只把信送到宿舍楼下，共用一个邮箱（IP）

大家看到这里是不是对网络方面有一个大概的认知了？由于小编水平不够，而且要准备接下来的三面，就暂时分享到这里哈（下面我会把我一直用的文档展示出来给大家参考），欢迎各位大佬评论区指正，加关注小编一下，希望以后能与大家深入探讨Java相关的各种知识。

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网络通信相关文档（网络底层原理看它就够了！）

第一部分 引言和底层技术

  • 第1章 引言
  • 第2章 OSI模型和TCP/IP协议族
  • 第3章 底层技术

 

第二部分 网络层

  • 第4章 网络层简介
  • 第5章 IPv4地址
  • 第6章 IP分组的交付和转发
  • 第7章 网际协议版本4(IPv4)
  • 第8章 地址解析协议(ARP)
  • 第9章 网际控制报文协议 (ICMP)
  • 第10章 移动IP
  • 第11章 单播路由选择协议(RIP、OSPF和BGP)
  • 第12章 多播和多播路由选择协议

 

第三部分 运输层

  • 第13章 运输层简介
  • 第14章 用户数据报协议 (UDP)
  • 第15章 传输控制协议 (TCP)
  • 第16章 流控制传输协议(SCTP)

 

第四部分应用层

  • 第17章 应用层简介
  • 第18章 主机配置: DHCP
  • 第19章 域名系统 (DNS)
  • 第20章 远程登录: TELNET与SSH
  • 第21章 文件传送: FTP和TFTP
  • 第22章 万维网和HTTP
  • 第23章 电子邮件: SMTP、 POP、IMAP和MIME
  • 第24章 网络管理(SNMP)
  • 第25章 多媒体

 

第五部分下一代

  • 第26章 IPv6编址
  • 第27章 IPv6 协议
  • 第28章ICMPv6

 

第六部分 安全性

  • 第29章 加密术和网络安全
  • 第30章 因特网安全

 

路由交换技术

第1章 路由基础介绍

  • 1.1子网和子网掩码
  • 1.2 VLSM
  • 1.3 CIDR和路由汇总
  • 1.4 路由协议概述

 

第2章 距离矢量路由协议

  • 2.1 距离矢量路由协议介绍
  • 2.2 RIP路由协议
  • 2.3 RIPv1.RIPv2和RIPng特性

 

第3章 EIGRP 路由协议

  • 3.1 EIGRP介绍
  • 3.2 EIGRP 配置
  • 3.3 EIGRPv6

 

第4章 OSPF路由协议

  • 4.1 链路状态路由协议介绍
  • 4.2 单区域OSPF
  • 4.3 单区域OSPF配置
  • 4.4 动态路由协议比较
  • 4.5 OSPFv3

 

第5章 虚拟局域网(VLAN)

  • 5.1 VLAN 简介
  • 5.2 VLAN 的配置

 

第6章 虚拟局域网中继

  • 6.1 虚拟局域网中继技术
  • 6.2 Cisco VTP协议

 

第7章 生成树协议

  • 7.1 冗余拓扑
  • 7.2 生成树协议
  • 7.3 高级的STP

 

第8章 单臂路由以及VLAN间路由

  • 8.1 路由重分布
  • 8.2 VLAN间路由

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