软件设计师----计算机网络

一.七层模型

计算机网络构建于七层模型之上

 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，

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；

局域网只能在前两层设备内进行交流，第三层以上的设备则不能进行交流，对应例题如下：

广播属于局域网，到了了网络层就不能通过了，而路由器属于第三层的网络层，所以P和S之间不能进行交流

答案:B

二.网络技术标准与协议

概念

图注：

网络层协议有：

IP是Internet Protocol（网际互连协议）

IGMP：称之为因特网的控制协议

ICMP:因特网控制报文协议

ARP：是地址解析协议(即IP转MC）

RARP：是反向地址解析协议(MC转IP）

传输层协议有：

1.TCP：被称为可靠的协议，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。

在TCP上方的协议是基于TCP协议的，也是可靠的协议，有

POP3（接受邮件传输协议）,

FTP（文件传输协议）,

HTTP(超文本传输协议，用来传输网页数据),

Talent和SSH（用来远程登录）,

SMTP（发送邮件传输协议）。

2.UDP：称为不可靠的协议，因其在建立时不会建立连接，因其在传输数据时，会直接将数据发送给另一方,在UDP协议上方的协议是不可靠的协议,有

DHCP：用来做动态的IP地址的分配，

TFTP：是小文件传输协议，

SNMP：是简单网络管理协议，

DNS：是域名解析协议

基于TCP和UDP两种协议

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，都是文件共享协议

• Samba：可以跨平台

• CIFS

• NFS

其他一些知识点：

TCP和UDP均提供了端口寻址能力

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

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

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为控制口，20为数据口

(2）Telnet——远程登陆协议——23

(3）SMTP——简单邮件传送协议——25

(4）POP3——接收邮件——110

(5）HTTP——超文本传输协议——80

(6)   HTTPS——HTTP+SSL/TLS——443

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服务是否已启用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，而一大串数字对于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为IP地址

1.查询域名的基本方式：

(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客户的身份， 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，要么给出所要查询的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)

根域名服务器一般使用迭代查询 

注：(1)主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。

(2)本地域名服务器向根域名服务器的查询采用迭代查询。

案例：

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的域名服务器

(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

三.计算机网络的分类——拓扑结构

四.网络规划与设计 

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

 

 

五.IP地址与子网划分

IP地址的概念及其发展

 

• 从ABC开始每增加一类，则用来表示网络位的bit位增加8个

  • 即A类8个bit

  • B类16个bit

  • C类24个bit

• A类：前八个bit位用于确定地址，A类的首位为0，

  • A类中总共有2^7-1=127个IP地址（0.0.0.0不能使用）

  • 一个A类IP里面能有2^24-2个主机（减去全零（网络位）和全一(广播)）

• B类：前16个bit位用来确定地址，B类地址起始为10

  • B类地址有2^14个IP

  • 一个B类IP中能有2^16-2个主机

• C类：前24个bit位确定地址，起始为110

  • C类地址有2^22个

  • 能有2^8个-2主机

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

例题：

• C类有8个bit位用来表示主机位

• 给出的无分类地址使用了20位表示网络位，还有12个bit位可以表主机位

• 但是需要表示主机位的只有8个bit

• 剩下四个bit位用来划分子网，所以有2^4=16个

 子网划分

1.子网掩码的概念：将一个IP地址划分为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数，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 

子网划分例题：

解题步骤：

1.将IP地址转换成二进制码

2.是那类IP地址，例子为B类，所以前16表示网络号

3.看划分成几个子网，1位子网号表示2个子网，2的5次方大于27，所以需要5位子网号

4.将二进制中网络号和子网号用1表示，主机号用0表示

5.再将二进制转换成十进制即为子网掩码

 

解题步骤：

1.通过主机号可以推出主机号为几位，2的n（n为主机位数）次方-2大于等于主机台数

2.剩下的32-n位即为网络号和子网号，用二进制的1表示，主机号用0表示

3.将二进制转换成10进制即为子网掩码

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。

六.HTML与无线网

HTML主要的标签

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

七.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：在十多年前非常流行，其上网和通话功能不能同时进行，目前基本被淘汰，但pos机和传真依旧在使用；

ISDN：解决了上网和通话不能同时进行的问题，速度达到128KB；

ADSL：是ISDN的发展，目前是主流的有线网络接入方式，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

八.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：