第四章.计算机网络

第一节.七层模型

计算机网络构建与七层模型之上

 

图注: 中继器：信号会随着距离的增加而逐渐衰减，而中继器则接受一端的信息再将其原封不动的发给另一端，起到延长传输距离 的作用，而集线器就是多端口的中继器；网桥是用于连接两个同类型网络的设备，交换机则是多端口的网桥，用来 将多个设备联网起来，而三层交换机则是添加了路由功能的交换机；局域网只能在两层设备内进行交流，第三层的 设备则不能进行交流

 

第二节.网络协议标准与协议

概念

 

图注：

(1)IGMP：称之为因特网控制协议

(2)ARP：是地址解析协议(即IP转MC)

(3)RARP：是反向地址解析协议(MC转IP)

(4)TCP：称为可靠协议，因其在通信时会建立连接(通过三次握手来建立连接，即A与B三次互发信息)，且在传输信息时有验证机制， 以验证数据包是否顺利传输，其上方的FTP，Telnet等协议都是建立在TCP基础上的

 

(5)UDP：称为不可靠协议，因其在建立时不会建立连接，在传输数据时，会直接将数据发送给另一方

(6)DHCP：用来做动态的IP地址的分配工作

(7)TFTP：是小文件传输协议

(8)SNMP：是简单网络管理协议

(9)DNS：是域名解析协议

(10)位于中间部分的Samba协议、CIFS协议、NFS协议则是可基于两种基本协议

(11)TCP和UDP均提供了端口寻址能力

(12)MIML：是一个互联网标准，扩展了电子邮箱标准，使其能够支持电子邮箱的使用

(13)PGP：是一套用于信息加密、验证的应用程序，可用于加密电子邮件内容

(14)Https：是HTTP的安全版，它是在HTTP的基础上加上了SSL协议，SSL依靠证书来验证服务器的身份，并为浏览器和服务器之间 的通信加密

常用的端口号

使用TCP协议常见端口主要有以下几种

(1)FTP——文件传输协议——21

(2)Telnet——远程登录协议——23

(3)SMTP——简单邮箱传送协议——25

(4)POP3——接收邮件——110

(5)HTTP——超文本传输协议——80

使用UDP协议常见端口主要有以下几种：

(1)DNS——域名解析服务——53

(2)SNMP——简单网络管理协议——161

(3)TFTP——简单文件传输的协议——69

DHCP协议

1.概念：负责动态的分配IP地址，客户机在接入网络之后，向DHCP服务器提出IP地址的分配请求，服务器会根据网络IP地址资源情 况给客户机分配IP地址

 

图注：DHCP服务器向客户机分配的IP地址会有租约，租约默认为八天，若客户机的地址一直未改变，DHCP服务器就会将之前 的IP地址重新分配给客户机，而DHCP服务器的分配方式则有三种：固定分配，动态分配，自动分配；较特殊的IP地址： 169.254.X.X(windows系统中分配该IP);0.0.0.0(lilux系统中分配该IP）,这两个IP地址称之为假地址，即未与DHCP服务器 连接上时即会被分配这两个地址

2.Windows中有关DHCP服务的命令

ipconfig：显示信息

ipconfig/all：显示详细信息，可查看DHCP服务是否已启动以及显示它已配置且所要使用的附加信息(如IP地址等)，并且显示内置 于本地网卡中的物理地址

ipconfig/renew：更新所有适配器，即重新申请IP地址

ipconfig/release：释放所有匹配的连接(IP地址)，只能在向DHCP服务器租用其IP地址的计算机上起作用

DNS协议

IP地址是唯一标识计算机的方式，而一大串数字对用户的记忆并不友好，域名的出现就是为了解决这个问题，而DNS服务器则是负责 将域名转换为IP地址。

1.查询域名的方式

(1)递归查询：如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询的域名的IP地址，那么本地域名服务器就以DNS客服的身份， 向其它 根域名服务器继续发出查询请求报文(即替主机继续查询)，而不是让主机自己进行下一步查询。 因此，递归查询返回 的查询结果是所要查询的IP地址，或者是报错，表示无法查询到所需的IP地址。

(2)迭代查询：当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时，要么给出所查询的IP地址，要么告诉本地服务 器：“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。(一问一答)

然后让本地服务器进行后续的查询。根域名服务器通常是把自己知道的顶级域名服务器的IP地址告诉本地域名服务器， 让本地域名服务器再向顶级域名服务器查询。

顶级域名服务器在收到本地域名服务器的查询请求后，要么给出所要查询的IP地址，要么告诉本地服务器下一步应当 向哪一个权限域名服务器进行查询。

最后，知道了所要解析的IP地址或报错，然后把这个结果返回给发起查询的主机

注：(1)本机向本地域名服务器的查询一般都采用递归查询

(2)本地域名服务器向根域名服务器的查询采用迭代查询

2.DNS服务器域名请求流程：

(1)客户机提出域名请求，并将该请求发送给本地域名服务器

(2)当本地的域名服务器收到请求后，就先查询本地的缓存，如果有该记录项，则本地域名服务器就直接把查询的结果返回

(3)如果本地的缓存中没有该记录，则本地域名服务器就直接把请求发给根域名服务器，然后根域名服务器再返回给本地域名服务器一 个所查询的域(根的子域)的主域名服务器的地址

(4)本地服务器再向上一步返回的域名服务器发送请求，然后接收请求的服务器查询自己的缓存，如果没有记录，则返回相关的下级的 域名服务器的地址

(5)重复第四步，直到找到正确的记录

(6)本地域名服务器把返回的结果保存到缓存，以备下一次使用，同时还将返回结果到客户机

3.Hosts：是一个没有扩展名的系统文件，可以用记事本打开，其作用就是将一些常用的网址与其对应的IP地址建立一个关联“数据库”， 当用户在浏览器中输入一个需要登陆的网址时，系统会首先自动从Hosts文件中寻找对应的IP地址，一旦找到，系统会立即 打开对应网页，如果没有找到，系统将会把网址提交给DNS域名解析服务器进行IP地址的解析

注意：Hosts文件配置的映射是静态的，如果网络上的计算机更改了请及时更新IP地址，否则不能访问

诊断DNS故障的命令

nslookup：是一个检测网络中DNS服务器是否能正确实现域名的命令行工具

PING命令：常用于测试连通性，在此过程中可看出是直接ping的目标地址

注：nslookup、ping、tracert都可以加上一个主机域名作为其命令参数来诊断DNS故障，nslookup还可以看到本地DNS服务器地 址，rp命令是与arp记录有关，与DNS无关联

常见协议的默认端口

https：443

http：80

sql数据库：8080

 

第三节.计算机网络的分类——拓扑结构

 

 

第四节.网络规划与设计

概念

网络规划与设计——逻辑网络设计

 

网络规划与设计——物理网络设计

 

网络规划与设计——分层设计

 

图注：核心层只负责高速数据的交换，且采用冗余设计，即采用几台设备处理这些数据，这样做可以提高安全性，因此对设备的性 能有较高要求

 

第五节.IP地址与子网划分

IP地址的概念及其发展

 

图注：在IP地址发展的第一阶段中，IP地址被划分为ABC三个类别：在A类地址中，后三个字节用来表示主机号，第一个字节表示 网络号，A类地址包含2^24-2台主机，减掉的2是全零的地址和全1的地址，因为全零代表着一个网络的地址而非主机，全1 则代表网络中的广播地址,且其首字节的首个位为0，包含的网络号是从0~127；B类地址则是主机号与网络号1：1，网络号 的范围是128~191；C类地址则是网络号与主机号为1：3,网络号的范围是192~223；IP地址发展的第二阶段则是将ABC类IP 地址各自再划分为数个范围；IP地址发展的第三阶段则是采用了无分类编址，如该表示方式：如172.18.129.0/24；”/“号后 面的24表示“前24个位都是网络号

子网划分

1.子网掩码的概念：将一个IP地址分为N个子网或者将N个子网合并都需要利用子网掩码，用于区分一个IP地址哪些部分是网络号，哪 些部分是主机号，为1则对应网络号，为0则对应主机号

2.子网划分的步骤：首先将十进制划分为二进制，再将网络号的二进制数全部转换为1，再取主机号的二进制数，取二进制数的数量k 与子网划分的个数N满足：2^k>=N；再将取到的主机号的二进制数转换为1，最终将该转换过的IP地址二进制数 化为十进制数即为子网掩码

特殊含义的IP地址

 

图注：127网段(127.0.0.1)还可以用来测试计算机的TCP/IP协议组是否正常。

 

第六节.HTML与无线网

HTML主要标签

HTML是一种标签语言，是一种网页设计语言

 

无线网

 

图注：无线网可分为无线局域网、无线城域网、无线广域网、无线个人网；覆盖范围：个人<局域<城域<广域;

优势：移动性、灵活性、成本低、容易扩充；

无线局域网的接入方式有两种：接入点模式、无接入点模式；蓝牙属于无线个人网

 

第七节.网络接入技术

网络接入技术分为有线接入和无线接入以及3G/4G接入

 

图注：

PSTN：在十多年前非常主流，其上网和通话功能不能同时运行，目前基本被淘汰，单pos机和传真依旧在使用

ISDN：解决了上网和通话不能同时运行的问题，速度达到128k

ADSL：是ISDN的发展，目前是主流的有限网络接入方式，速度达到了8MBS；ADSL上网拨号有三种方式，即专线方式(静态IP)， pppoA和pppoE

HFC：目前广泛用于电视机接入网络

TD—SCDMA：是国产的技术，只在中国应用，由移动公司主导推广；目前最为广泛应用的技术是WCDMA，而FDD则是其发展版本

TDD：是LTE—Advanced发展而来，是4G时代智能机的主流接入网络的方式

 

第六节.IPv6

IPv6是设计用于替代现行版本IP协议(IPv4)的下一代IP协议，提出的背景是IP资源不够用以及IP地址分配的不公平，因为世界上百分之70 的IP地址都在美国，但目前应用并不广泛

IPv6相较于IPv4的优势：