【THM】Intro to LAN(局域网基础介绍)-学习

本文相关的TryHackMe实验房间链接：https://tryhackme.com/room/introtolan

本文相关内容：了解一些关于专用网络(也叫私有网络)的技术和设计。

局域网(LAN-Local Area Network)拓扑简介

多年以来，人们对各种网络设计进行了试验和实施，在网络中，当我们提到术语“拓扑-Topology”时，实际上指的是当前网络的设计或外观。下面我们将讨论一下这些拓扑的优缺点。

Star Topology（星型拓扑）

星型拓扑结构的主要前提是设备通过中央网络设备(如交换机或集线器)单独连接；尽管成本高昂，但由于其可靠性和可伸缩性，这种拓扑在今天仍是最常见的。

在星型拓扑结构中 发送到设备的任何信息都是通过此设备所连接的中心设备发送的，下面让我们探讨一下这种拓扑结构的一些优点和缺点:

由于这种拓扑结构需要更多的电缆布线和购买专用的网络设备，因此它比其他任何拓扑结构都要昂贵。然而，尽管增加了成本，星型拓扑结构也确实提供了一些显著的优势：例如，这种拓扑本质上将具有更强的可伸缩性，这意味着随着网络需求的增加，我们可以很容易地添加更多设备。

但不幸的是，随着网络规模越来越大，在星星拓扑中保持网络功能所需的维护成本就越高，而这种对维护的依赖增加也会使得故障排除变得更加困难。此外，星形拓扑仍然可能失效(尽管这种拓扑结构减少了失效的可能性)，例如，如果连接各个设备的集中式硬件出现故障，那么这些设备将不再能够继续发送或接收数据，值得庆幸的是，这些集中式硬件设备通常都很健壮。

Bus Topology（总线拓扑）

总线拓扑中的各个设备在连接时 依赖于主干电缆的单一连接，此类拓扑结构中的设备就类似于树的叶子，因为在某种意义上，设备(叶子)起源于主干电缆上的分支。

下面让我们探讨一下这种拓扑结构的一些优点和缺点:

由于发送到每个设备的所有数据都沿着同一条电缆传输，所以如果总线拓扑中的各个设备同时请求数据，就很容易让数据传输变得缓慢和阻塞。当数据传输的阻塞情况达到瓶颈后，就会导致故障排除变得非常困难，因为在进行故障排除时——很难确定哪个设备正在经历“由于所有数据都沿着相同的路线传输而导致数据阻塞”。

尽管如此，总线拓扑仍然是一种更容易配置且成本更低的拓扑结构，它主要的花费在于购买连接各个设备的电缆或专用网络设备。

总线拓扑的另一个缺点是在发生故障时几乎没有冗余，这个缺点的存在是因为：如果在主干电缆上有一个单点故障，即有条电缆线突然断了，那么设备就不能再沿着总线接收或传输数据。

Ring Topology（环型拓扑）

环形拓扑(也称为令牌拓扑)，在此拓扑中将由计算机等设备直接相互连接形成环路，这意味着几乎不需要电缆布线（只需要一点点电缆布线），也不太依赖于星型拓扑结构中的专用硬件。

环形拓扑的工作原理是通过环路发送数据，直到数据到达目标设备，在这个过程中会使用环路上的其他设备转发数据。有趣的是，在这个拓扑中，如果一个设备本身没有任何数据要发送，那么它只会转发从另一个设备接收到的数据；而如果该设备恰好有数据要发送，它会先发送自己的数据，然后再转发来自于其他设备的数据。

因为数据在这个拓扑结构中只有一个传输方向，所以很容易排除出现的任何故障；然而，这是一把双刃剑，因为单向传输在网络中并不是一种有效的数据传输方式，在总线拓扑中传输数据时，数据必须先访问多个设备才能最终到达预期的目标设备。

环形拓扑不太容易出现数据传输瓶颈，因为在总线拓扑结构中，大量流量不会在任何时候同时通过网络传输。然而，这种拓扑结构的设计也意味着：如果剪断电缆或损坏设备则将导致整个网络中断。

什么是交换机（Switch）？

交换机是网络中的专用设备，它被设计用于聚合多个其他设备，如计算机、打印机或使用以太网的任何其他具有网络功能的设备；这些不同的设备都将插入交换机的端口。交换机通常存在于较大的网络中，如企业、学校或类似规模的网络，在这种环境下将有许多设备需要被连接到网络，此时交换机可以通过4、8、16、24、32、64端口来连接大量的设备。

交换机比它们的次要对应物(集线器/中继器)更有效，交换机会跟踪哪些设备连接到哪个端口，因此，当交换机接收到一个数据包时，就不会像集线器那样将该数据包重复发送到每个端口，而是直接将数据包通过已知端口发送给预定的目标即可，从而减少了网络流量的消耗。

交换机和路由器都可以相互连接，这样做可通过为数据添加多条路径来增加网络的冗余(可靠性)——如果一条路走不通，就可以用另一条路。虽然这可能会降低网络的整体性能，因为数据包要花费更长的时间来传输，但这尽量保证了网络没有停机时间——考虑到其他替代方案，降低网络的整体性能只是一个很小的代价。

什么是路由器（Router）？

路由器的工作是连接网络并在网络之间传递数据，它通过使用路由(因此得名路由器)来做到这一点。

路由是给“数据在网络中传输的过程”的标签，路由涉及在网络之间创建一条路径，以便能够成功地传递数据。

当设备由多条路径连接时，如下面的示例图所示，路由就能发挥作用。

答题

在和本文相关的TryHackMe实验房间中部署实验环境并回答问题。

tips：该实验环境将带我们了解不同网络拓扑结构中的缺陷。

在环形拓扑结构中，所有设备都连接到其他两个设备，形成一个完整的圆圈，数据包从一个设备传输到下一个设备，直到到达目的地：

环形拓扑的主要缺陷之一是，如果设备故障或电缆损坏，则数据将不再传递，网络中的设备也无法再相互通信：

在总线拓扑中，所有设备都连接到一根电缆上，这根电缆通常被称为主干电缆，数据将顺着主干电缆沿左右两个方向发送，直到到达数据包的目的地：

总线拓扑的一个主要缺陷是它不能处理大量数据，如果同时发送的数据包过多，就会导致网络关闭：

在星型拓扑中，所有设备都通过自己的电缆连接到中央交换机/集线器，每个数据包都将通过中央交换机发送：

如果交换机发生故障，则网络将不再工作：

完成上述步骤，最后得到一个flag：

最后得到的flag为：THM{TOPOLOGY_FLAWS} 。

子网划分入门

在现实世界中，你可以找到各种形状和大小的网络，而子网划分是将网络内部划分为更小的微型网络的术语。你可以把子网划分想象成你正在给你的朋友们切蛋糕，只有一定份额的蛋糕可以分给大家，但每个人都想要得到一块蛋糕，子网划分就是由你来决定谁将得到哪块蛋糕（最后还需要保留一部分未划分区域）。

以一家企业为例，企业中有不同的部门，比如:

• 会计（Accounting）
• 金融（Finance）
• 人力资源（Human Resources）

在现实生活中，你知道要把信息发送到正确的企业部门，在网络中也同样需要知道这一点；网络管理员将使用子网划分来分类网络和分配网络的特定部分。

子网划分将通过划分网络中可以容纳的主机数量来实现，这将用一组被称为子网掩码的数字表示，让我们查看下图:

我们知道，一个IP地址由四个“八位二进制数”组成，共四个字节，而子网掩码也是如此，子网掩码同样是被表示为四个字节(1个字节占8个二进制位，共32位)的一组数字，每个字节的范围是从0到255(0-255)。

子网通过三种不同的方式使用IP地址：

• 标识网络地址（network address）
• 标识主机地址（host address）
• 标识默认网关（default gateway）

让我们了解一下以上三种方式的目的，如下所示:

tips：默认网关是网络中的一个特殊设备，它能够向另一个网络上的设备发送信息。

在像家庭网络这样的小型网络中，你的计算机设备将处于一个子网中，你不太可能在这样的小型网络中需要一次连接超过254个设备；而像企业这样的大型网络中，将会有更多的设备(如各企业部门的pc、打印机、相机和传感器等)，在大型网络中更加需要进行子网划分。

子网划分提供了一系列好处，包括:

• 效率
• 安全
• 完全控制

我们将在以后继续探索子网划分是如何提供好处的，现在我们只需要了解子网划分所提供的安全元素；让我们以街上的咖啡馆为例，假设某家咖啡馆有两个网络：

• 一个网络用于员工、收银机和其他店内联网设备。
• 一个网络供公众使用WiFi。

子网划分允许你将以上例子中的两个网络彼此分开，同时还能连接到互联网等更大的网络。

答题

ARP协议介绍

回顾我们上文所述，网络中的设备可以有两个标识符： MAC 地址和 IP 地址；而通过ARP协议可以允许设备在网络中识别自己，ARP协议即地址解析协议（Address Resolution Protocol ）。

简而言之，ARP协议允许设备将其MAC地址与网络上的IP地址相关联，网络上的每个设备都将保存与其他设备关联的MAC地址的日志；每当一个设备希望与另一个设备进行通信时，它将向整个网络发送广播以搜索目标设备，也就是说——网络中的设备可以通过ARP协议找到目标设备的MAC地址(即物理标识符)从而进行通信。

ARP协议是如何工作的?

网络中的每个设备都有一个用于存储信息的分类账簿，被称为缓存，在ARP协议的上下文中，这个缓存会存储网络上其他设备的标识符。

为了将这两个标识符(IP地址和MAC地址)映射在一起，ARP协议会发送两种类型的消息：

• ARP Request（ARP请求）
• ARP Reply（ARP应答）

当发送ARP请求时，初始源设备会向网络上的其他设备广播一条消息，以询问其他设备的MAC地址是否与初始源设备所请求的IP地址相匹配；如果某个设备确实有初始源设备所请求的IP地址（此设备即为初始目标设备），则会向初始源设备返回一个ARP应答消息以进行确认，初始源设备随后将记住这一映射关系，并将其存储在初始源设备的缓存中(以一个ARP条目的形式存储)。

这个过程如下图所示：

答题

DHCP协议介绍

IP 地址可以手动分配，方法是将 IP 手动绑定到设备，IP 地址也可以自动分配，最常见的是使用动态主机配置协议（DHCP）服务器。当设备连接到网络时，如果尚未手动为其分配 IP 地址，它则会发出一个请求消息（DHCP Discover）以查看网络上是否有任何 DHCP 服务器，然后 DHCP 服务器将回复一个包含原设备可用的 IP 地址信息的消息（DHCP Offer）给原设备，紧接着原设备将再发送一个请求消息（DHCP Request）以确认它需要这个被提供的 IP 地址，最后，DHCP服务器将会发送一个应答消息（DHCP ACK）以确认IP分配操作已经完成，此后原设备就可以开始使用由DHCP服务器所提供的 IP 地址。

tips：DHCP-Dynamic Host Configuration Protocol（动态主机配置协议）

答题