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4.计算机网络

网络概述

基础概念

  • 网络分类:局域网(LAN),城域网(MAN),广域网(WAN)
  • 网络拓扑结构分类
    • 总线型
    • 星型:有中心节点,中心负荷大
    • 环型:
    • 树型:
    • 分布式:管理成本高

应用层协议

  • 基于TCP的主要协议

    • HTTP协议:超文本传输协议,SSL加密后为HTTPS

    • NAT协议:网络穿透协议

    • FTP:可靠文件传输协议

    • SMAP和POP3:邮件传输协议,ASCII码格式表示

    • Telnet:远程连接协议

  • 基于UDP的主要协议

    • TFTP:不可靠小文件传输协议

    • SNMP:简单网络管理协议

    • DHCP协议:自动分配IP地址,默认租期8天,租期过半申请续租,租期超过87.5%,未联系上DHCP服务器,则联系其他服务器
    • DNS协议
      • DNS服务器分类:本地域名服务器,权威域名服务器,顶级域名服务器,根域名服务器(唯一)
      • 查询过程:先查本地缓存,在查DNS服务器,
      • 递归查询:本地服务器代替主机一层一层的查下去
      • 迭代查询:主机自己一层一层的查下去

路由选择策略

静态路由选择

  • 固定路由选择:查表,表中记录着到目的节点的下一个节点
  • 洪范式路由选择:给相邻的所有节点发,对网络要求较高
  • 随机路由选择:随机选一个节点转发

动态路由选择

  • 选择的度量标准是跳数、带宽

  • 分布式路由选择

    • 距离矢量路由选择协议(DV)

      RIP协议 :贝尔曼福特算法, 各节点周期性向所有相邻节点发送路由刷新报文

    • 链路状态路由选择协议(LS)

      OSPF协议 :迪杰斯特拉算法,各节点独立计算最短通路

  • 集中式路由选择:由网络控制中心负责全网的状态信息收集与最佳路由计算。

IP地址

五类地址

  • A类地址:以0开头,第一个字节作为网络号,地址范围为:0.0.0.0~127.255.255.255

  • B类地址以10开头,前两个字节作为网络号,地址范围是:128.0.0.0~191.255.255.255

  • C类地址以110开头,前三个字节作为网络号,地址范围是:192.0.0.0~223.255.255.255。

  • D类地址以1110开头,D类地址作为组播地址,地址范围是224.0.0.0~239.255.255.255,

  • E类地址以1111开头,E类地址为保留地址,供以后使用,地址范围是240.0.0.0~255.255.255.255

特殊地址

网关地址

​ IP地址由网络号(包括子网号)和主机号组成,网络地址的主机号为全0,网络地址代表着整个网络。

组播地址
  • D类地址就是组播地址。

  • 只有A,B,C有网络号和主机号之分,D类和E类没有划分网络号和主机号。

A、B、C类私有地址
  • A类私有:10.x.x.x
  • B类私有:172.16.x.x-172.31.x.x
  • C类私有:192.168.x.x
回环地址
  • 127.0.0.0/8被用作回环地址,回环地址表示本机的地址,常用于对本机的测试,用的最多的是127.0.0.1。
广播地址与255.255.255.255
  • 255.255.255.255:有限广播地址,只能用于本地网络,路由器不会转发到其他网段
  • 一般广播地址:主机号全为1,既可在本地广播,也可跨网段广播。
0.0.0.0
  • 在服务器中,表示是本机上的所有IPV4地址
  • 在路由中,表示未获得IP时的IP地址,用于获取IP地址
    • 以0.0.0.0为源,以255.255.255.255为目的,进行广播
    • DHCP Server收到广播,分配IP地址(其他人收到无视)

IPv6

  • 地址长度为128位
  • 双协议栈:主机同时运行IPv4和IPv6两套协议
  • 隧道技术:IPv4网络连接IPv6站点
  • 翻译技术:利用转换网络在IPv4和IPv6网络直接转换IP报头地址

其他知识点

层次化网络模型

  • 接入层:功能单一,向本地网段提供用户接入
  • 汇聚层:多能多样,包括网络访问策略,数据包处理,过滤,寻址等
  • 核心层:功能单一,高速的数据交换

网络地址翻译

将局域网地址集合映射到少量的公网IP集合

冲突域与广播域

  • 路由器:阻断广播域与冲突域,可以划分为多个广播域和多个冲突域
  • 交换机:阻断广播域,可以划分为一个广播域和多个冲突域
  • 集线器:整体视为一个冲突域和一个广播域

虚拟局域网VLAN

  • 同一物理局域网内的不同用户逻辑地划分成不同的广播域
  • 工作在网络层与数据链路层,通信由网络层完成

虚拟专用网VPN

​ 没有通过端对端的物理链路传输,中间利用应用层平台,进行数据转发,需要双网卡

网络层次划分

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分层种类

(1)OSI分层 (7层):物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

(2)TCP/IP分层(4层):网络接口层、网际层、运输层、应用层。

(3)五层协议(5层):物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层。

各层次含义

物理层

  • 作用:物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输

  • 数据单位:bit

  • 重要设备:中继器(Repeater,也叫放大器)和集线器。

数据链路层

  • 作用:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发

  • 数据单位:帧(frame)

  • 重要设备:网桥和交换机

  • 主要协议:以太网协议

数据链路层-MAC子层

  • 数据链路层被分成了两个子层:MAC和LLC

  • 数据通信方式:单播、广播(局域网)、组播

  • MAC子层要解决什么问题:怎样分配信道

网络层

  • 作用:路径选择、路由及逻辑寻址

  • 数据单位:IP数据报(PackeT)

  • 重要设备:路由器

  • 主要协议:

    • IP协议(因特网互联协议)
    • ICMP协议(因特网控制报文协议)
    • ARP协议(地址解析协议)
    • RARP协议(逆地址解析协议)

传输层

  • 作用:

    • 数据分段;
    • 提供端到端的、可靠的或不可靠的传输;
    • 端到端的差错控制和流量控制
  • 数据单位:段(Segment)

  • 重要设备:网关

  • 主要协议:TCP协议、UDP协议

会话层

​ 管理会话进程,包括建立、管理和终止会话

表示层

​ 数据解析,对数据进行翻译、加密和压缩

应用层

  • 数据单位:报文
  • 作用:提供接口

网络安全

安全传输协议

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防火墙技术

  • 网络及防火墙:包过滤和状态检测,对用户透明,无法过滤伪装包
  • 应用级防火墙:把网络包拆开,检查里面数据,包括双宿主主机,屏蔽主机网关,屏蔽子网
  • 屏蔽子网:内网与外网之间增加一层网络,称之为DMZ(非军事区),一般存放,邮件服务器与web服务器等内外网数据交互的服务器

多媒体

媒体种类

  • 感觉媒体:文本,音频,图像,视频,动画
  • 表示媒体:数据的编码
  • 表现媒体:输入输出设备
  • 存储媒体:存储介质
  • 传输媒体:传输介质

音频

  • 人耳听到的音频范围:20Hz-20KHz
  • 采样频率:需要为最高频率的两倍才能保真
  • 音乐合成方法:
    • 数字调频合成FM:用人为的创造声音进行合成
    • 波表合成Wavetable:用真实存在的声音进行合成

图像

  • 三要素

    • 亮度:彩色明暗
    • 色调:颜色类别
    • 饱和度:颜色深浅
  • 彩色空间

    • RGB:红、绿、蓝,合成其他颜色
    • YUV:利用亮度表示不同颜色
    • CMY:浅蓝、粉红、黄,解析出其他颜色
  • 分辨率:每英寸(线)的像素点数