PY网络连接过程
OSI: 7层模型，从上到下
- 应用层：为应用程序提供服务
- 表示层：数据格式化，数据加密
- 会话层：建立，管理和维护回话
- 传输层：建设、管理和维护端到端的连接
- 网络层：IP选址和路由选择
- 数据链路层：提供访问介质和链路管理
- 物理层：物理层
TCP/IP: 5层模型
- 应用层：TELENET, SSH, HTTP, SMTP, POP, SSL/TLS, FTP, MIME, HTML, SNMP, MIB, SIP, RTP
- 传输层：TCP,UDP
- 网络层：交换机（IP,ICMP,RIP,IGMP）
- 数据链路层：网卡
- 物理层：集线器，中集线，双绞线
TELENET与SSH协议都是客户端连接终端的协议，SSH加密，TELENET不加密.
关键字
- 子网
- 子网掩码
- 主机号
- IP
- 网段
- MAC地址
- tcp连接三次握手
- 集线器
- 交换机
- 路由器
浏览器生成的消息
浏览器生成 HTTP 请求消息
- 浏览器先要解析 URL
- 文件路径
- HTTP 基本原理
- 请求方法
- 请求头字段
- 响应状态码
向 DNS 服务器查询 Web 服务器的 IP 地址
- ip地址
- 子网
- 主机号
- 子网掩码
- Socket 库提供查询 IP 地址的功能（Socket 库是用于调用网络功能的程序组件集合）
- web浏览器调用操作系统库socket库
- 通过解析器向 DNS 服务器发出查询
DNS 查询
- 域名层级
- DNS服务器层级
- DNS缓存加速
委托协议栈发送消息
- 创建套接字(创建套接字阶段)
- 将管道连接到服务器端的套接字上(连接阶段)
- 收发数据(通信阶段)
- 断开管道并删除套接字(断开阶段)
http
头中的重要字段
| 头字段类型 | Http版本 | 含义 |
|---|---|---|
| 通用头:适用于请求和响应消息的头字段 | ||
| Date | http1.0/http1.1 | 表示请求和响应生成的日期 |
| Pragma | http1.0/http1.1 | 表示数据是否允许缓存的通信选项 |
| Cache-Control | http1.1 | 控制缓存的相关信息 |
| Connection | http1.1 | 设置发送响应之后 TCP 连接是否继续保持的通信选项 |
| Transfer-Encoding | http1.1 | 表示消息主体的编码格式 |
| Via | http1.1 | 记录途中经过的代理和网关 |
| 请求头:用于表示请求消息的附加信息的头字段 | ||
| Authorization | http1.0/http1.1 | 身份认证数据 |
| From | http1.0/http1.1 | 请求发送者的邮件地址 |
| If-Modified-Since | http1.0/http1.1 | 处理缓存字段：如果希望仅当数据在某个日期之后有更新时才执 行请求，可以在这个字段指定希望的日期。 |
| Referer | http1.0/http1.1 | 当通过点击超级链接进入下一个页面时，在这里会记录下上一个页面的 URI |
| User-Agent | http1.0/http1.1 | 客户端软件的名称和版本号等相关信息 |
| Accept | http1.0/http1.1 | 客户端可支持的数据类型(Content-Type)，以 MIME 类型来表示 |
| Accept-Charset | http1.0/http1.1 | 客户端可支持的字符集 |
| Accept-Encoding | http1.0/http1.1 | 客户端可支持的编码格式(Content-Encoding)， 一般来说表示数据的压缩格式 |
| Accept-Language | http1.0/http1.1 | 客户端可支持的语言，汉语为 zh，英语为 en |
| Host | http1.1 | 接收请求的服务器 IP 地址和端口号 |
| If-Match | http1.1 | 参见 Etag |
| If-None-Match | http1.1 | 参见 Etag |
| If-Unmodified-Since | http1.1 | 当指定日期之后数据未更新时执行请求 |
| Range | http1.1 | 当需要只获取部分数据而不是全部数据时，可通过这个字段指定要获取的数据范围 |
| 响应头:用于表示响应消息的附加信息的头字段 | ||
| Location | http1.0/http1.1 | 表示信息的准确位置。当请求的 URI 为相对路径 时，这个字段用来返回绝对路径 |
| Server | http1.0/http1.1 | 服务器程序的名称和版本号等相关信息 |
| WWW-Authenticate | http1.0/http1.1 | 当请求的信息存在访问控制时，返回身份认证用的数据(Challenge 1) |
| Accept-Ranges | http1.1 | 当希望仅请求部分数据(使用 Range 来指定范围) 时，服务器会告知客户端是否支持这一功能 |
| 实体头:用于表示实体(消息体)的附加信息的头字段 | ||
| Allow | http1.0/http1.1 | 表示指定的 URI 支持的方法 |
| Content-Encoding | http1.0/http1.1 | 当消息体经过压缩等编码处理时，表示其编码格式 |
| Content-Length | http1.0/http1.1 | 表示消息体的长度 |
| Content-Type | http1.0/http1.1 | 表示消息体的数据类型，以 MIME 规格定义的数 据类型来表示 |
| Expires | http1.0/http1.1 | 表示消息体的有效期 |
| Last-Modified | http1.0/http1.1 | 数据的最后更新日期 |
| Content-Language | http1.0/http1.1 | 表示消息体的语言。汉语为 zh，英语为 en |
| Content-Location | http1.1 | 表示消息体在服务器上的位置(URI) |
| Content-Range | http1.1 | 当仅请求部分数据时，表示消息体包含的数据范围 |
| Etag | http1.1 | 在更新操作中，有时候需要基于上一次请求的响应 数据来发送下一次请求。在这种情况下，这个字段 可以用来提供上次响应与下次请求之间的关联信息。 上次响应中，服务器会通过 Etag 向客户端发送一 个唯一标识，在下次请求中客户端可以通过 If- Match、If-None-Match、If-Range 字段将这个标识 告知服务器，这样服务器就知道该请求和上次的响 应是相关的。这个字段的功能和 Cookie 是相同的， 但 Cookie 是网景(Netscape)公司自行开发的规格， 而 Etag 是将其进行标准化后的规格 |
HTTP状态码
| 状态码 | 含义 | | 1xx | 告知请求的处理进度和情况 | | 2xx | 成功 | | 3xx | 表示需要进一步操作 | | 4xx | 客户端错误 | | 5xx | 服务器错误 |
DNS
ip地址
- TCP/IP 的结构
TCP/IP 结构可以理解为由一些小的子网，通过路由器连接起来的一个大网络。子网可以理解为用集线器连接起来的计算机。可以将其看成一个单位，称为子网。将子网通过路由器连接起来，就形成了一个网络。
- 路由器：一种对包进行转发的设备，在第 3 章有详细介绍
- 集线器：一种对包进行转发的设备，分为中继式集线器和交换式集线器两种
- ip地址主体表示方式：
10.11.12.13 - 采用ip地址主体相同的格式表示子网掩码的方法：
10.11.12.13/255.255.255.0 - 采用网络号比特数来表示子网掩码的方法：
10.11.12.13/24 - 表示子网的地址：
10.11.12.0/24 - 表示子网内广播的地址：
10.11.12.255/24
| - | 十进制表示 | 将左侧十进制转换成为比特 |
|---|---|---|
| IP地址 | 10.1.2.3 | 00001010.00000001.00000010.00000011 |
| 子网掩码 | 255.255.255.0 | 11111111.11111111.11111111.00000000 |
| 网络号/主机号 | 10.1.2/3 | 00001010.00000001.00000010/00000011 |
TIP
IP 地址的主机号 全 0:表示整个子网 全 1:表示向子网上所有设备发送包，即“广播”
socket库与dns解析
Socket 库是操作系统中的一种库，其中包含的程序组件，可以让其他的应用程序调用操作系统的网络功能。而解析器就是这个库中 的其中一种程序组件。Socket 库是用于调用网络功能的程序组件集合。
在编写浏览器等应用程序的时候只需要。写上解析器的程序名称“gethostbyname”以及 Web 服务器 B的域名“www.xxx.com”就可以了，这样就完成了对解析器的调用.
gethostbyname("www.xxx.com")。解析器内部原理，
用电信号传输 TCP/IP 数据
协议栈
- 创建套接字
- 连接服务器
- 收发数据
- 从服务器断开连接并删除套接字
- IP 与以太网的包收发操作
- 用 UDP 协议收发数据的操作
流程图
最上面的部分是网络应用程序，浏览器、电子邮件客户端、Web 服务器、电子邮件服务器等程序. 它们会将收发数据等工作委派给下层的部分来完成。不同的应用程序收发的数据内容不同，但收发数据的操作是共通的。 应用程序下面是socket库
下面就是操作系统内部了，其中包括协议栈。协议栈的上半部分有 两块，分别是负责用 TCP 协议收发数据的部分和负责用 UDP 协议收发数 据的部分。像浏览器、邮件等一般的应用程序都是使用 TCP 收发数据的，而像 DNS 查询 等收发较短的控制数据的时候则使用 UDP。
在互联网上传送数 据时，数据会被切分成一个一个的网络包，而将网络包发送给通信对象的操作就是由 IP 来负责的，此外，IP 中还包括 ICMPA 协议和 ARPB 协议。 ICMP 用于告知网络包传送过程中产生的错误以及各种控制消息，ARP 用 于根据 IP 地址查询相应的以太网 MAC 地址
套接字实体
套接字的实体就是通信控制信息。
- 存放控制信息的内存空间：通信对象的 IP 地址、端口号、通信操作的 进行状态。
- 在发送数据时，需要看一看套接字中的通信对象 IP 地址和端口号，以便向指定的 IP 地址 和端口发送数据。等待一定时间后发送丢失的数据。 套接字中记录了用于控制通信操作的各种控制信息，协议栈则需要根据这些信息判断下一步的行动，这就是套接 字的作用。
调用socket时的操作
消息收发的操作
连接服务器
当执行数据收发操作时，我们还需要一块用来临时存放 要收发的数据的内存空间，这块内存空间称为缓冲区，它也是在连接操作 的过程中分配的
网络包中没有实际的数据，只有控制信息，这些控 制信息位于网络包的开头，因此被称为头部。
tcp头部格式
客户端与服务器之间交换的控制信息
连接操作的实际过程
ip模块
这个过程是从应用程序调用 Socket 库的 connect 开始的。
connect(< 描述符 >, < 服务器 IP 地址和端口号 >, ...)
tcp模块（3次握手）
客户端：在 TCP 头部中设置发送方和接收方端口号以及 SYN 比特。
服务端：返回响应时还需要将 ACK 控制位设为1，表示已经收到，服务器 TCP 模块会将 TCP 头部传递给 IP 模块，并委托 IP 模块向客户端返回响应。
客户端：网络包就会返回到客户端，通过 IP 模块到达 TCP 模块，通过 TCP 头部的信息确认连接服务器的操作是否成功，如果 SYN 为 1 则表，示连接成功，这时会向套接字中写入服务器的 IP 地址、端口号等信息，同时还会将状态改为连接完毕。客户端也需要将 ACK 比特设置为 1 并发回服务器，告诉服务器刚才的响应包已经收到。
服务器：收到这个返回包之后，连接操作才算全部完成。
只要数据传输过程在持续，也就是在调用 close 断 开之前，连接是一直存在的。建立连接之后，协议栈的连接操作就结束了，也就是说 connect 已经执行完毕，控制流程被交回到应用程序。
将 HTTP 请求消息交给协议栈
数据收发操作是从应用程序调用 write 将要发送的数据交给协议栈开始的。协议栈并不关心应用程序传来的数据是什么内容。应用程序在调用 write 时会指定发送数据的长度，在协议栈看来，要发送的数据就是一定长度的二进制字节序列而已。
一次将多少数据交给协议栈 是由应用程序自行决定的，协议栈并不能控制这一行为。因此需要在数据积累到一定量时再发送出去。
根据下面几个要素来判断需要发送多少个包：
- 第一个判断要素是每个网络包能容纳的数据长度
- MTU 表示一个网络包的最大长度，在以太网中一般是 1500 字节(图 2.5)
- MSS:除去头部之后，一个网络包所能容纳的 TCP 数据的最大长度。
另一个判断要素是时间。当应用程序发送数据的频率不高的时候，如果每次都等到长度接近 MSS 时再发送，可能会因为等待时间太长而造成发送延迟，这种情况下，即便缓冲区中的数据长度没有达到 MSS，也应该果 断发送出去。为此，协议栈的内部有一个计时器，当经过一定时间之后， 就会把网络包发送出去。
程序指定不等待填满缓冲区直接发送，则协议栈就会按照要求直接发送数据。
对较大的数据进行拆分
HTTP 请求消息一般不会很长，一个网络包就能装得下，但如果其中要提交表单数据，长度就可能超过一个网络包所能容纳的数据量，比如在博客或者论坛上发表一篇长文就属于这种情况。
应用程序数据的拆分发送
使用 ACK 号确认网络包已收到
序号和 ACK 号的用法
数据双向传输时的情况
序号和 ACK 号的交互
TCP 采用这样的方式确认对方是否收到了数据,在得到对方确认之前，发送过的包都会保存在发送缓冲区中。如果对方没有返回某些包对应的 ACK 号，那么就重新发送这些包。
网卡、集线器、路由器都没有错误补偿机制，一旦检测到错误 就直接丢弃相应的包。应用程序也是一样，因为采用 TCP 传输，即便发生 一些错误对方最终也能够收到正确的数据，所以应用程序只管自顾自地发 送这些数据就好了
不过，如果发生网络中断、服务器宕机等问题，那么 无论 TCP 怎样重传都不管用。这种情况下，无论如何尝试都是徒劳，因 此 TCP 会在尝试几次重传无效之后强制结束通信，并向应用程序报错。
根据网络包平均往返时间调整 ACK 号等待时间
- 返回 ACK 号的等待时间(这个等待时间叫超时时间)。
- 当网络传输繁忙时就会发生拥塞，ACK 号的返回会变慢，这时我们就 必须将等待时间设置得稍微长一点，否则可能会发生已经重传了包之后， 前面的 ACK 号才姗姗来迟的情况。
- 等待时间需要设为一个合适的值，不能太长也不能太短
使用窗口有效管理 ACK 号
ACK 号的这段时间，需要有效利用
方式对比
- 当接收方的
TCP收到包后，会先将数据存放到接收缓冲区中 - 将数据块组装起来还原成原本的数据并传递给应用程序，如果这些操作还没完成下一个包就到下一个，下一个包也会被暂存在接收缓冲区中。
- 数据到达的速率比处理这些数据并传递给应用程序的速率还要快，那么接收缓冲区中的数据就会越堆越多，最后就会溢出。（避免：接收方需要告诉发送方自己最多能接收多少数据）
滑动窗口与接收缓冲区
ACK 与窗口的合并
接收 HTTP 响应消息
IP 与以太网的包收发操作
网络包的结构
发送方、接收方和转发设备
路由器和集线器
- 路由器根据目标地址判断下一个路由器的位置
- 集线器在子网中将网络包传输到下一个路由
集线器是按照以太网规则传输包的设备，路由器是按照 IP 规则传输包的设备
IP 协议根据目标地址判断下一个
IP转发设备的位置子网中的以太网协议将包传输到下一个转发设备
(a)
MAC头部(用于以太网协议)(b)
IP头部(用于IP协议)
Ip头部格式
mac头部格式
- MAC 地址是在网卡生产时写入 ROM 里的，只要将这个值读取出来写入 MAC 头部就可以了。
- 设置发送方 IP 地址时， 我们已经判断出了从哪块网卡发送这个包，那么现在只要将这块网卡对应 的 MAC 地址填进去就好了。
- 接收方所以先得搞清楚应该把包发给谁，这个只要查一下路由表 就知道了。在路由表中找到相匹配的条目，然后把包发给 Gateway 列中的 IP 地址就可以了。
通过 ARP 查询目标路由器的 MAC 地址
- ARP 缓存的内存空间.先查询一下 ARP 缓存，如果其中已经保存 了对方的 MAC 地址，就不需要发送 ARP 查询，直接使用 ARP 缓存中的 地址，而当 ARP 缓存中不存在对方 MAC 地址时，则发送 ARP 查询.
mac地址
网卡
以太网结构图
以太网的三个特点
- 将包发送到 MAC 头部的接收方 MAC 地址代表的目的地
- 用发送方 MAC 地址识别发送方
- 用以太类型识别包的内容
(以太网和英特网的差别)
- 以太网是局域网
- 英特网是具有全球性质的
将 IP 包转换成电或光信号发送出去
- 网卡驱动程序会对硬件进行初始化操作，然后硬件才进入可以使用的状态
- 控制以太网收发操作的 MAC 模块中设置 MAC 地址。
- 网卡的 ROM 中保存着全世界唯一的 MAC 地址，这是在生产网卡时写入的，将这个值读出之后就可以对 MAC 模块进行设置，MAC 模块就知 道自己对应的 MAC 地址了
给网络包再加 3 个控制数据
网卡是如何将包转换成电信号并发送到网线中的，网卡驱动从 IP 模块获取包之后，会将其复制到网卡内的缓冲区中，然后向 MAC 模块发送发送包的命令
电信号和时钟信号
向集线器发送网络包
半双工通信 发送和接收同时并行的方式叫作“全双工”
双工通信 某一时刻只能进行发送或接收其中一种操作的叫作“半双工”
MAC 模块从报头开始将数字信息按每个比特转换成电信号，然后由 PHY， 或者叫 MAU 的信号收发模块发送出去。将数字信息转换为电信号的速率就是网络的传输速率，PHY(MAU)模块会将信号转换为可在网线上传输的格式。 MAC 模块将可转换为任意格式的通用信号发送给 PHY(MAU)模块，然后 PHY(MAU)模块 再将其转换为可在网线上传输的格式。
UDP协议的收发
和TCP协议相比UDP协议是不可靠的
UDP 头部中的控制信息
从网线到网络设备
通过网线传输 出去的包是如何经过集线器、交换机和路由器等网络设备，最终进入互联 网的。
信号在网线和集线器中传输
信号从计算机中流出之后，会在网线中经过集线器等设备前进。此时， 信号是如何在网线和集线器传输的？。信号在传输过程中会衰减，还会受到噪声干扰而失真，如何抑制这些影响？
每个包都是独立传输的
转发设备会根据包头部中的控制信息，在转发设备内部一个写有转发规则的表中进行查询，以此来判断包的目的地，然后将包朝目的地的方向进行转发。
局域网的简单结构
- 以太网信号的本质是正负变化的电压，大 家可以认为网卡的 PHY(MAU)模块就是一个从正负两个信号端子输出信 号的电路。
- 信号到达集线器的时候并不是跟刚发送出去的时候一模一样。 集线器收到的信号有时会出现衰减。
- 信号在网线的传输过程中，能量会逐渐损失。网线越长，信号衰减就越严重。
双绞”是为了抑制噪声
- 产生噪声的原因是网线周围的电磁波，当电磁波接触到金属等导体 时，在其中就会产生电流。
集线器将信号发往所有线路
以太网的基本架构 A 就是将包发到所有的设备，然后由设备根据接收方 MAC 地址来判断应该接 收哪些包，而集线器就是这一架构的忠实体现，它就是负责按照以太网的基本架构将信号广播出去。
交叉网线的使用
交叉网线
交换机的包装操作
交换机的设计是将网络包原样 转发到目的地.
交换机根据地址表进行转发
- PHY(MAU)模块会将网线中的信号转换为通用格式,然后传递给
MAC模块。 - MAC 模块将信号转换为数字信息，然后通过包末尾的 FCS 校验错误，如果没有问题则存放到缓冲区中。
交换机的工作方式和网卡有一点不同。网卡本身具有 MAC 地址，并通过核对收到的包的接收方 MAC 地址判断是不是发给自己的，如果不是发给自己的则丢弃。交换机的端口不核对接收方 MAC 地址，而是直接接收所有的包并存放到缓冲区中。和网卡不同，交换机的端口不具有 MAC 地址。
MAC 地址表的维护
- 第一种是收到包时，将发送方 MAC 地址以及其输入端口的号码写入 MAC地址表中。
- 另一种是删除地址表中某条记录的操作，这是为了防止设备移动时产生问题。防止终端设备移动产生问题，只需要将一段时间不使用的过时记录从地址表中删除就可以了。
交换机会自行更新或删除地址表中的记录，不需要手动维护
特殊操作
- 交换机发现一个包要发回到原端口时，就会直接丢弃这个包
- 地址表中找不到指定的 MAC 地址，交换机无法判断应该把包转发到哪个端口，只能将包转发到除了源端口之外的所有端 口上，无论该设备连接在哪个端口上都能收到这个包。
- 如果接收方 MAC 地址是一个广播地址 A，那么交换机会将包发送到除源端口之外的所有端口
不向源端口转发网络包
全双工模式可以同时进行发送和接收
全双工模式是交换机特有的工作模式，它可以同时进行发送和接收操作，集线器不具备这样的特性。
使用双绞线时，发送和接收的信号线是各自独立的。在双绞线中信号不会发生碰撞。
网线连接的另一端，即交换机端口和网卡的 PHY (MAU)模块以及 MAC 模块，其内部发送和接收电路也是各自独立的，信号也不会发生碰撞
在全双工模式下，无需等待其 他信号结束就可以发送信号，因此它比半双工模式速度要快。由于双方可以同时发送数据，所以可同时传输的数据量也更大，性能也就更高。
自动协商:确定最优的传输速率
自动切换工作模式的功能。这一功能可 以由相互连接的双方探测对方是否支持全双工模式，并自动切换成相应的工作模式。此外，除了能自动切换工作模式之外，还能探测对方的传输速率并进行自动切换。
交换机可同时执行多个转发操作
- 交换机只将包转发到具有特定 MAC 地址的设备连接的端口，其他端口都是空闲的。
- 当包从最上面的端口发送到最下 面的端口时，其他端口都处于空闲状态，这些端口可以传输其他的包。因此交换机可以同时转发多个包。
- 相对地，集线器会将输入的信号广播到所有的端口，如果同时输入多个信号就会发生碰撞，无法同时传输多路信号，因此从设备整体的转发能力来看，交换机要高于集线器。
路由器的包转发操作
路由器和交换机是有区别的。因为路由器是基于 IP 设计的，而交换机是基于以太网设计的。
- 转发模块负责判断包的转发目的地
- 端口模块负责包的收发操作
- 路由器转发模 块和端口模块的关系，就相当于协议栈的 IP 模块和网卡之间的关系
- 路由器的端口具有 MAC 地址，因此它就能够成为以太网的发送方和接收方，端口还具有 IP 地址，从这个意义上来说，它和计算机的网卡是一样的。当转发包时，首先路由器端口会接收发给自己的以太网包，然后查询转发目标，再由相应的端口作为发送方将以太网包发送出去。
- 交换机只是将进来的包转发出去而已，它自己并不会成为 发送方或者接收方。
- 路由器会忽略主机号，只匹配网络号。
路由聚合
路由聚合，多个子网会被合并成一个子网，子网掩码会发生 变化，同时，目标地址列也会改成聚合后的地址。
- 根据目标地址和子网 掩码匹配到某条记录后，路由器就会将网络包交给接口列中指定的网络接口(即端口)，并转发到网关列中指定的 IP 地址
路由表进行维护的方法有几种
- 人手动维护路由记录
- 根据路由协议机制，通过路由器之间的信息交换由路由器自行维护路由表的记录
路由器的包接收操作
- 信号到达网线接口部分，其中的 PHY(MAU)模块和 MAC 模块将信号转换为数字信息，然后通过包末尾的 FCS 进行错误校验。
- 如果没问题则检查 MAC 头部中的接收方 MAC 地址，看看是不是发给自己的包
- 如果是就放到接收缓冲区中，否则就丢弃这个包
- 如果包的接收方 MAC 地址不是自己，说明这个包是发给其他设备的，如果接收这个包就违反了以太网的规则。
查询路由表确定输出端口
- 完成包接收操作之后，路由器就会丢弃包开头的 MAC 头部
- MAC 头部的作用就是将包送达路由器，其中的接收方 MAC 地址就是路由器端口的 MAC 地址。
找不到匹配路由时选择默认路由
- 子网掩码 0.0.0.0 的意思是网络包接收方 IP 地址和路由表目标地址 的匹配中需要匹配的比特数为 0，换句话说，就是根本不需要匹配
- 只要 将子网掩码设置为 0.0.0.0，那么无论任何地址都能匹配到这一条记录，这 样就不会发生不知道要转发到哪里的问题了。
包的有效期
TTL(Time to Live，生存时间)
- 包每经过一个路由器的转发，TTL就会减 1，当这个值变成 0 时，就表示超过了有效期，这个包就会被丢弃。
- 这个机制是为了防止包在一个地方陷入死循环
通过分片功能拆分大网络包
不同的线路和局域网类型各自能传输的最大包长度也不同，因此 输出端口的最大包长度可能会小于输入端口，即便两个端口的最大包长度相同，也可能会因为添加了一些头部数据而导致包的实际长度发生变化。 
路由器的附加功能
路由器除了基本功能之外，还有一些附加功能。
地址转换
在内网中可用作私有地址的范围仅限 以下这些。
- 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
- 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
- 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255
私有地址和公有地址分别管理
地址转换的基本原理
地址转换的基本原理是在转发网络包时对 IP 头部中的 IP 地址和端口号进行改写。
通过接入网进入互联网内部
看一看网络包是如何通过互联网接入路由器，最终进入互联网内部的
ADSL 接入网的结构和工作方式
互联网的整体架构
互联网的基本结构与家庭、公司网络一样，我们可以将互联网理解为家庭、公司网络的一个放大版。
- 距离的不同和路由的维护方式，就是互联网与家庭、公司网络之间最主要的两个不同点。
接入网
指连接互联网与家庭、公司网络的通信线路。一般家用的接入网方式包括 ADSLB、FTTHC、CATV、电话线、ISDN 等，公司则还可能使用专线。接入网的线路有很多种类，我们无法探索所有这些线路，因此下面先介绍一个比较有代表性的例子——ADSL。
网络包形态的变化
ADSL Modem 将包拆分成信元
信号的调制
连接用户与互联网的接入网
从用户到电话局
光纤接入网(FTTH)
光纤是由一种双层结构的纤维状透明材质(玻璃和塑料)构成的，通过在里面的纤芯中传导光信号来传输数字信息。ADSL 信号是由多个频段的信号组成的，比较复杂，但光信号却非 常简单，亮表示 1，暗表示 0。
光纤的结构
光纤的通信原理
- 数字信息并不能一下子变成光信号，先将数字信息转换成电信号，然后再将电信号转换成光信号。这里的电信号非常简单，1 用高电压表示，0 用低电压表示。
- 将这样的电信号输入 LED、激光二极管等光源后，这些光源就会根据信号电压的变化发光， 高电压发光亮，低电压发光暗。
接入网中使用的 PPP 和隧道
互联网本来就是由很多台路由器相互连接组成的，因此原则上应该是 将接入网连接到路由器上。随着接入网发展到 ADSL 和 FTTH，接入网连接的路由器也跟着演进，而这种进化型的路由器就叫作 BAS。
PPP
PPP 拨号连接操作
PPPoE
PPPoE 是由传统电话拨号 上网上使用的 PPP 协议发展而来的，所以我们先来看一看 PPP 拨号上网的工作方式。
网络运营商的内部
POP 和 NOC
互联网内部概览
POP概览
跨越运营商的网络包
运营商之间的路由信息交换
路由信息交换的类型
服务器端的局域网
Web 服务器的部署地点
服务器位置
- 第一种，网络包裸奔，不安全，
- 防火墙可以对网络包进行安全检查
- 数据中心通过高速线路直接连接到互联网的核心部分，当服务器访问量很大时这是非常有效的。
防火墙的结构和原理
地址转换和包过滤中用于设置规则的字段
包过滤的示例
- 也可以通过端口号来限定应用程序是否可以通过
- 从公司内网访问公开区域的规则
- 从外部无法访问公司内网
- 当网络包经过时，可以通过防火墙
通过将请求平均分配给多台服务器来平衡负载
性能不足时需要负载均衡
通过轮询的方式来指定访问服务器IP地址
DNS轮询
负载均衡器
缓存服务器工作流程
缓存服务器的三种部署方式
如何找到最近的缓存服务器
