网络安全基础知识笔记-1

看小码哥教育李明杰版块和华为官网的精品课中所获得的一些知识。

1. NAT技术

（1）NAT技术就是将私有的ip地址转换为公有ip地址，用于访问公网。

（2）比如下图所示，内网用户10.1.1.1要访问外网123.3.2.3，就会先经过防火墙技术转换成本区域（如本学校）的公网IP123.3.2.1之后，再去访问外网。外网返回的流程也是一样的，先发给防火墙，防火墙做进一步的解析，把数据发给内网用户。

（3）当然以上这种转换方式，如果内网又1000个用户，那么就需要1000各公网IP，这种是不现实的，对于解决ipv4地址短缺来说没有效果，所以要加上端口号。端口号可以让外网区分到底发给哪个内网用户。

（4）备注：

• NAT地址转换可以布置在防火墙上，也可以布置在路由器上。网上有个说法：“路由器对NAT的支持，不如防火墙，如果两个都有，一般都做在防火墙上。”
• 如果网警想要找到你的IP，一开始找到的是肯定是公网IP，但是也能顺着运营商找到你的私网IP。
• NAT可以静态转换（手动配置NAT映射表，一对一转换）、动态转换（定义外部地址池，动态随机转换，一对一转换）、PAT（端口地址转换，多对一转换，最大程度的节约公网IP资源，采用端口多路复用方式，如图所示，通过端口号标识不同的数据流，是目前应用最广泛的NAT实现方式。）

2. 客户端到服务器的请求过程：

端口号：分为TCP和UDP头部，由于服务器里面有很多个端口号，不同的端口号对应不同的功能，所以运输层需要加上端口号，只有找到正确的端口号，才能知道到了服务器之后应该找哪个应用。

IP地址

MAC地址：也就是网卡地址，因为一台服务器/主机上面可能有多个网卡，所以需要确定

端口号+IP地址+MAC地址=准确的找到传输信息的对方。（如果没有MAC，则是广播）

二进制流：物理层的

路由器（帮助找到主机/服务器）拿到包的时候也会层层解包，解包到网络层的时候，就可以知道包内的IP地址.

 3. TCP和UDP的区别

TCP是可靠的传输，可靠在它不会丢掉信息，比如百度搜索框就是TCP的传输，信息虽然有延迟，但是信息的内容不会丢掉；

UDP是不可靠的传输，不可靠在它会丢信息内容，比如视频聊天和看直播的时候，网络不好的情况下经常15：21分发出的信息，可能15：41才收到信息。

 补充：前面的三次是建立连接的三次握手，后面的四次是释放连接的四次挥手。

4.  编程的模式

客户端访问服务器，首先通过客户端的IP地址找到客户端的MAC地址（网卡地址），然后通过客户端的MAC地址找到服务器的MAC地址，然后通过MAC地址找到服务器的IP地址。（一个客户端可能有很多个网卡地址，所以外部的网络是先通过网卡地址然后再找到IP地址的。）

客户端有很多种软件，比如说QQ、微信、王者荣耀等，然后服务器上也有很多服务器软件，每一个服务器软件上有很多软件对应的后台。如果客户端要下载一个文件，那么就要向服务器发送请求，必须先找到80端口，然后服务器里面的服务器软件会根据发过来的请求（比如请求QQ文件）找到对应的QQ项目的代码，然后去处理问题。

如果说开发人员的Java代码去处理客户端的请求，或者客户端发来一个请求，那么必须通过服务器上的某个端口，然后到达服务器，服务器启动JVM，然后JVM启动加载一个服务器软件（Java里面的服务器软件就是Tomcat），然后Tomcat软件执行Java代码。

假设客户端要去访问8080端口的QQ，那么客户端需要输入网址：http://IP地址:端口号/项目。【其中http是一种协议，表示客户端通过http协议去访问；IP地址确定唯一的服务器；服务器里面有很多个服务器软件，到底是哪个服务器软件，要通过端口号来识别；找到服务器软件之后，要找哪个项目，比如QQ项目；】

所以说，编程的时候，要先设置一个服务器，可以在自己电脑上安装一个服务器软件，然后客户端是自己，服务器也是自己。Java开发必须安装的软件有JDK、Tomcat、IntelliJ IDEA UItimate（其中的JDK文件就是上图所说的JVM）。

5. 计算机之间的通信基础

 

传输数据的时候，如果ping过，那么对方的IP地址和MAC地址能够获取，此时能够通过ICMP协议通信。如果不ping的话，只知道对方IP地址而不知道对方的网卡信息，是不能够发送消息给对方的，如果必须发送消息，那就通过ARP协议（广播）来找到对方，注意ARP协议只在同一个网段中才有用，ARP协议的作用是通过IP地址找到对方的MAC地址。不知道对方MAC地址的情况下传输数据的过程如下图所示。（有6条数据但是仅有两个回合，一是计算机0通过ARP协议获取对方MAC地址，然后是通过ICMP协议正常的一次请求信息。第一条数据表示从计算机0开始，第二条数据表示0-->1,第三条数据是1-->0）

6. 集线器

集线器是没有智商的，集线器需要在同一个网段。集线器上的某一台电脑需要发送消息给另一台电脑的时候，会广播发送给同一个集线器里面的所有电脑，同样回复过来的信息也会发送给所有电脑。第一次在不知道接受放MAC地址的时候，是这样广播的，通过ARP协议；但是之后（会有缓存MAC地址，往后所有发送消息时都知道对方的IP和MAC）以ICMP协议发送消息的时候还是以广播的形式发送数据包，这是因为集线器没有智商，没有缓存（计算机才有缓存，能记录下IP和MAC）。

知道自己电脑的IP和MAC命令：arp -a

集线器产生的问题：如果集线器群之间连接的电脑有1000台，那么这1000台电脑都得对发过来的数据包进行操作。解决办法就是集线器。

7. 网桥

特点：能够通过学习来得知每个接口另一侧的MAC地址，从而起到隔绝冲突域的作用（网桥两边自成一个冲突域）。

如图所示，最开始IP和MAC没有绑定的时候，是执行ARP协议，网桥0的接口有MAC地址表，左边会记录自计算机6的MAC地址，然后发送消息到集线器0，最终到达计算机2；回消息的时候，网桥右边会记录来自计算机2的MAC地址，一来一回之后，使用的就是ICMP协议，就能够记住到底应该发往哪个集线器。

8. 交换机 

• 特点：集线器+网桥的功能。相当于接口更多的网桥，带有智商，有好多的接口，都可以记住MAC地址，学习数据应该发往哪条线路。全双工通信（你发消息给我的同时，我也可以发消息给你）
• 当然一开始交换数据也是用ARP广播，然后在交换机记住之后，就用ICMP协议。
• 比集线器安全。这一点是因为如果使用集线器，那么可以在一台电脑上使用抓包工具，那么就能够从包的信息里面破译数据（猜测！！！）
• 但是如果全球的计算机都用交换机链接，说明全球的交换机都在同一个网段。显然不行。并且如果我要发消息到A国，那么首次发信息需要广播，此时全球的计算机都能收到我的信息。

交换机接口的基本配置：

其中，在命令前加undo关键字,即为undo命令行。 undo命令行一般用来恢复缺省情况、禁用某个功能或者删除某项配置。

 

9. 交换技术热冗余带来的回环问题--STP操作

 

 10. 路由器

跨网段必须用到路由器

（1）特点：严禁广播风暴。在不同网段之间转发数据，并隔绝广播域。

（2）如果此时计算机2需要发消息到计算机5。

首先，主机大数据之前，会判断目标IP地址是否跟自己在同一个网段。

然后同一个网段，发ARP广播（交换机或集线器）；不在同一个网段，用网关（由路由器提供网关，下图所示的路由器有左右两个网关）传递到对应的网关。

最后，路由器左边的网关和左边处于同一个网段，一般是*.*.*.1。

 

所以计算机2发送消息到计算机5的时候，必须在计算机2上配置网关信息，才能保证发消息给不同网段的计算机时，信号能够传输到路由器上，此时计算机2上配置的网关信息就是路由器左边的网关。

 

不同网段的计算机发送消息，首次也是ARP协议，因为计算机需要知道网关的MAC地址，此时网关也算是一个口。然后网关返回MAC地址。之后再计算机2使用ICMP协议发送消息到路由器。。。此时路由器也是需要找到计算机5的MAC，所以还是ARP协议，等计算机5返回其MAC地址后，再把数据包用ICMP协议传到计算机5。总之经过路由器发送消息时的协议是ARP-ICMP-ARP-ICMP-ICMP-ICMP……

（3）网关：需要合理的IP地址，网关设置不是固定的，只要保证在同一个网段就成。

（4）默认情况下，路由器只知道跟它直连的网段，非直连的网段需要通过静态路由、动态路由告诉它。其中静态路由适合于小规模的网络，由管理员手动添加路由信息；动态路由适用于大规模网络，通过路由选择协议如RIP、OSPF自动获取路由信息。

（5）计算机通过路由器发消息的过程。

A。一般情况下直接发送到对应交换机：如图所示，共有5个网段（上下左右中间），计算机0想要发消息给计算机3，那么需要配置路由器0的静态路由（网络193.169.2.0，掩码255.255.255.0，下一跳194.170.1.2；命令配置用ip route 193.169.2.0 255.255.255.0 194.170.1.2），从配置可以看出，路由网络是计算机3所在的网段，下一跳地址是路由器1左边的网关。

 

路由器配置上的FastEthernet口是以太网口用于连接交换机的，Serial口是表示串口，连接其它路由器的。

B。指定固定IP地址：如果计算机0访问计算机4，由于之前路由器0已经配置了静态路由193.169.1.0，所以可以直接访问，如果说配置的静态路由是193.169.1.11（如下图所示），那么就是指定IP地址将信息发送到计算机4.

 

C。发消息到对应路由器上所有IP：配置静态路由的为193.169.0.0 255.255.0.0 194.170.1.2

（6）总结路由器配置的几种方式

特定主机路由：193.169.1.10 255.255.255.255 194.170.1.2【子网掩码全1】

网络路由：    193.169.1.0  255.255.255.0   194.170.1.2【网段】

汇总路由:     193.169.0.0  255.255.0.0      194.170.1.2【路由器上全网段】

                    193.0.0.0    255.0.0.0         194.170.1.2【路由器上全网段】

默认路由：    0.0.0.0       0.0.0.0           194.170.1.2【路由器不知前路】

越精确，优先级越高。实在不知道怎么走，才会选择默认路由。

（7）案例，配置如图所示的路由表。

路由器0：193.169.1.0/24-->200.0.0.2

          194.170.1.0/24-->200.0.0.2

          196.171.1.0/24-->200.0.0.2

路由器1：192.168.1.0/24-->200.0.0.1

0.0.0.0/0      -->200.0.1.2

（因为右边路由器比较多，因此右边统一默认路由，左边仅有一个，因此配特定路由）

 

11. MAC地址

（1）每一个网卡的物理MAC地址都是唯一的，但是MAC可以篡改。

有些地方会在交换机上设置允许上网的MAC地址，比如单位将IP地址和MAC地址绑定。如果不绑定的话，可以将自己电脑的MAC改成交换机可上网列表内的MAC，就可以蹭网，当然一旦两台一样的MAC出现在网段中，肯定有一台电脑不能上网

（2）

（3）

（4）一旦IP对应的网卡地址换了，则会自动重新ARP一次。

（5）网段计算工具：https://www.sojson.com/convert/subnetmask.html

12. 域名

备注：根域名其实就是一个点。如baidu.com.。最后一个点是根域名，com是顶级域名，baidu是二级域名。

 13. DNS

应用层协议。

进行域名解析的时候，首先是

 

 

14. 静动态ip地址

（1）动态ip地址是通过DHCP协议来完成的。

◼DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol），译为：动态主机配置协议

pDHCP协议基于UDP协议，客户端是68端口，服务器是67端口

◼ DHCP服务器会从IP地址池中，挑选一个IP地址“出租“给客户端一段时间，时间到期就回收它们

平时家里上网的路由器就可以充当DHCP服务器，分配给自己ip地址（如192.168.3.1是如下截图的网关，192.168.3.3是图示的自己的ip地址。）

（2）DHCP分配IP的过程

 

（3）细节补充

◼ DHCP服务器可以跨网段分配IP地址么？（DHCP服务器、客户端不在同一个网段）

p可以借助DHCP中继代理（DHCP Relay Agent）实现跨网段分配IP地址

◼ 自动续约

p客户端会在租期不足的时候，自动向DHCP服务器发送REQUEST信息申请续约

◼ 常用命令

pipconfig /all：可以看到DHCP相关的详细信息，比如租约过期时间、DHCP服务器地址等

pipconfig /release：释放租约

pipconfig /renew：重新申请IP地址、申请续约（延长租期）

1. HTTP

（1）设计HTTP最初的目的是：提供一种发布和接收HTML页面的方法，由URI来标识具体的资源（比如下图所示，上一行的html仅能在自己电脑上定位资源；而下一行的内容能在全网定位资源，其输出是全网唯一的）。后面用HTTP来传递的数据格式不仅仅是HTML，应用非常广泛。