超全计算机的基础知识,网工小白必看

一、硬件常用知识
硬件设备 :
计算机网络中的硬件设备包括服务器、交换机、路由器、客户终端、防火墙、传输介质、收发器等。这些设备哪一个环节出了问题都会导致网络工作不正常。
服务器,指一个管理资源并为用户提供服务的计算机设备。在网络环境下,根据服务器提供的服务类型不同,分为文件服务器,数据库服务器,应用程序服务器,WEB服务器等。
路由器,是连接英特网中各局域网、广域网的设备,它会根据信道的情况自动选择和设定路由,以最佳路径,按前后顺序发送信号。 路由器是互连网络的枢纽。

交换机,是一种用于电(光)信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。
防火墙:防火墙指的是一个由软件和硬件设备组合而成、在内部网和外部网之间、专用网与公共网之间的界面上构造的保护屏障,是一种获取安全性方法的形象说法。

它是一种计算机硬件和软件的结合,使Intranet与Intranet之间建立起一个安全网关,从而保护内部网免受非法用户的侵入,防火墙主要由服务访问规则、验证工具、包过滤和应用网关4个部分组成,防火墙就是一个位于计算机和它所连接的网络之间的软件或硬件。该计算机流入流出的所有网络通信和数据包均要经过此防火墙。

网络传输介质是网络中发送方与接收方之间的物理通路,它对网络的数据通信具有一定的影响。常用的网络的传输介质有:双绞线、同轴电缆、光纤等。
光纤收发器,是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元,在很多地方也被称之为光电转换器。
产品一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中,且通常定位于宽带城域网的接入层应用。

二、软件知识

网络系统中的软件故障主要是指配置文件、驱动程序、操作系统、应用软件、当这些程序中那一个出了问题都将会导至网络运行不正常。

计算机上的软件故障
计算机软件故障:是由主机内的操作程序、应用程序和各硬件驱动程序、参数设置,外网与内网之间协议参数配置所造成。如:网卡驱动丢失或网卡驱动与网卡不兼容;IP地址设置错误,DNS地址错误;使用代理服务器出错。
网络服务器故障:当内网服务器受到外来的黑客的攻击或病毒的侵害时会造成客户端无法正常打开网页信息不能传输。
路由器参数软件故障:当路由器配置文件出错时,处理器CPU的运行频率加快,将会造成死循环,大大降低CPU的效率,使客户端电脑上网的速度变慢。
如何解决排除网络故障:首先计算机网络是由服务器、交换机、路由器、客户端、网卡、传输媒介、操作系统、应用、安全查杀毒等软件构成。当网络出现故障我们可从每一个网络环节来一一查找故障的具**置,对于媒介问题,可利用网线线路测试仪来检查诊断出故障所在。
比如服务器故障会造成整网络无法访问。当交换机那一个端口出问题,只会使一台电脑无法工作。客户端无法连接:根据网的构成进行分析判断,该故障是由硬件造成的,也可用七层结构图来分析判断具体砟障的部位,再就是用线路测试仪来检测出网络中的端口、传输媒介、路由器、网卡、交换机等设施的问题,从而排出故障。

三、计算机网络常识
计算机网络指将地理位置不同的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统。

根据不同的方式,计算机网络可以按照以下分:

1.按网络节点分:
局域网(LAN):局域网是一种在小区域内使用的,由多台计算机组成的网络,覆盖范围通常局限在10 千米范围之内,属于一个单位或部门组建的小范围网。
城域网(MAN):城域网是作用范围在广域网与局域网之间的网络,其网络覆盖范围通常可以延伸到整个城市,借助通信光纤将多个局域网联通公用城市网络形成大型网络,使得不仅局域网内的资源可以共享,局域网之间的资源也可以共享。
广域网(WAN): 广城网是一种远程网,涉及长距离的通信,覆盖范围可以是个国家或多个国家,甚至整个世界。由于广域网地理上的距离可以超过几千千米,所以信息衰减非常严重,这种网络一般要租用专线,通过接口信息处理协议和线路连接起来,构成网状结构,解决寻径问题。
2.按照交换方式分:
线路交换:
线路交换是相对于分组交换的一个概念。电路交换要求在通信前首先建立连接通道,这个连接通道用于双方通信,并且一直维持到双方通信结束。整个通信过程始终占用通道、带宽、码字等资源。
优点:数据传输可靠、有序;
缺点:带宽固定,沿着一条链路通信,网络资源利用低,初始化连接建立慢;
报文交换:
报文交换是分组交换的前身,它的原理是:存储接收到的报文,判断其目标地址以选择路由,最后,在下一路由空闲时,将数据转发给下一路由。
优点:高效、灵活、迅速、可靠;
缺点:延时时间长且不定,通信不可靠,不适合计算机网络;
分组交换:
分组交换是将资料组合成适当大小的区块,称为封包,再通过网络来传输。这个传送封包的网络是共享的,每个单位都可以独立把封包再传送出去,而且配置自己需要的资源。
优点:多路复用,网络利用率高,
缺点:延迟大,实时性差,设备功能复杂

四、网络层次划分

1、为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信,以便在更大的范围内建立计算机网络,国际标准化组织(ISO)在1978年提出了“开放系统互联参考模型”,即著名的OSI/RM模型(Open System Interconnection/Reference Model)。

它将计算机网络体系结构的通信协议划分为七层,自下而上依次为:
物理层(Physics Layer)
数据链路层(Data Link Layer)
网络层(Network Layer)
传输层(Transport Layer)
会话层(Session Layer)
表示层(Presentation Layer)
应用层(Application Layer)

其中第四层完成数据传送服务,上面三层面向用户。

除了标准的OSI七层模型以外,常见的网络层次划分还有TCP/IP四层协议以及TCP/IP五层协议,它们之间的对应关系如下图所示:
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2、OSI七层网络模型
TCP/IP协议毫无疑问是互联网的基础协议,没有它就根本不可能上网,任何和互联网有关的操作都离不开TCP/IP协议。不管是OSI七层模型还是TCP/IP的四层、五层模型,每一层中都要自己的专属协议,完成自己相应的工作以及与上下层级之间进行沟通。由于OSI七层模型为网络的标准层次划分,所以我们以OSI七层模型为例从下向上进行一一介绍。

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1)物理层(Physical Layer)
激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上层协议提供了一个传输数据的可靠的物理媒体。简单的说,物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。物理层记住两个重要的设备名称,中继器(Repeater,也叫放大器)和集线器。
2)数据链路层(Data Link Layer)
数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务,其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。为达到这一目的,数据链路必须具备一系列相应的功能,主要有:如何将数据组合成数据块,在数据链路层中称这种数据块为帧(frame),帧是数据链路层的传送单位;如何控制帧在物理信道上的传输,包括如何处理传输差错,如何调节发送速率以使与接收方相匹配;以及在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放的管理。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。
有关数据链路层的重要知识点:
1> 数据链路层为网络层提供可靠的数据传输;
2> 基本数据单位为帧;
3> 主要的协议:以太网协议;
4> 两个重要设备名称:网桥和交换机。
3)网络层(Network Layer)
网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送,具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。它提供的服务使传输层不需要了解网络中的数据传输和交换技术。如果您想用尽量少的词来记住网络层,那就是“路径选择、路由及逻辑寻址”。
网络层中涉及众多的协议,其中包括最重要的协议,也是TCP/IP的核心协议——IP协议。IP协议非常简单,仅仅提供不可靠、无连接的传送服务。IP协议的主要功能有:无连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。与IP协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP。具体的协议我们会在接下来的部分进行总结,有关网络层的重点为:
1> 网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。此外,网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能;
2> 基本数据单位为IP数据报;
3> 包含的主要协议:
IP协议(Internet Protocol,因特网互联协议);
ICMP协议(Internet Control Message Protocol,因特网控制报文协议);
ARP协议(Address Resolution Protocol,地址解析协议);
RARP协议(Reverse Address Resolution Protocol,逆地址解析协议)。
4> 重要的设备:路由器。
4)传输层(Transport Layer)
第一个端到端,即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外,传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。
传输层的任务是根据通信子网的特性,最佳的利用网络资源,为两个端系统的会话层之间,提供建立、维护和取消传输连接的功能,负责端到端的可靠数据传输。在这一层,信息传送的协议数据单元称为段或报文。
网络层只是根据网络地址将源结点发出的数据包传送到目的结点,而传输层则负责将数据可靠地传送到相应的端口。
有关网络层的重点:
1> 传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输以及端到端的差错控制和流量控制问题;
2> 包含的主要协议:TCP协议(Transmission Control Protocol,传输控制协议)、UDP协议(User Datagram Protocol,用户数据报协议);
3> 重要设备:网关。
5)会话层
会话层管理主机之间的会话进程,即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。
6)表示层
表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。
7)应用层
为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。
会话层、表示层和应用层重点:
1> 数据传输基本单位为报文;
2> 包含的主要协议:FTP(文件传送协议)、Telnet(远程登录协议)、DNS(域名解析协议)、SMTP(邮件传送协议),POP3协议(邮局协议),HTTP协议(Hyper Text Transfer Protocol)。

五、ARP/RARP协议
地址解析协议,即ARP(Address Resolution Protocol),是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机,并接收返回消息,以此确定目标的物理地址;收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间,下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。地址解析协议是建立在网络中各个主机互相信任的基础上的,网络上的主机可以自主发送ARP应答消息,其他主机收到应答报文时不会检测该报文的真实性就会将其记入本机ARP缓存;由此攻击者就可以向某一主机发送伪ARP应答报文,使其发送的信息无法到达预期的主机或到达错误的主机,这就构成了一个ARP欺骗。ARP命令可用于查询本机ARP缓存中IP地址和MAC地址的对应关系、添加或删除静态对应关系等。

1、ARP工作流程举例:
主机A的IP地址为192.168.1.1,MAC地址为0A-11-22-33-44-01;
主机B的IP地址为192.168.1.2,MAC地址为0A-11-22-33-44-02;
当主机A要与主机B通信时,地址解析协议可以将主机B的IP地址(192.168.1.2)解析成主机B的MAC地址,以下为工作流程:
(1)根据主机A上的路由表内容,IP确定用于访问主机B的转发IP地址是192.168.1.2。然后A主机在自己的本地ARP缓存中检查主机B的匹配MAC地址。
(2)如果主机A在ARP缓存中没有找到映射,它将询问192.168.1.2的硬件地址,从而将ARP请求帧广播到本地网络上的所有主机。源主机A的IP地址和MAC地址都包括在ARP请求中。本地网络上的每台主机都接收到ARP请求并且检查是否与自己的IP地址匹配。如果主机发现请求的IP地址与自己的IP地址不匹配,它将丢弃ARP请求。
(3)主机B确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配,则将主机A的IP地址和MAC地址映射添加到本地ARP缓存中。
(4)主机B将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回主机A。
(5)当主机A收到从主机B发来的ARP回复消息时,会用主机B的IP和MAC地址映射更新ARP缓存。本机缓存是有生存期的,生存期结束后,将再次重复上面的过程。主机B的MAC地址一旦确定,主机A就能向主机B发送IP通信了。
逆地址解析协议,即RARP,功能和ARP协议相对,其将局域网中某个主机的物理地址转换为IP地址,比如局域网中有一台主机只知道物理地址而不知道IP地址,那么可以通过RARP协议发出征求自身IP地址的广播请求,然后由RARP服务器负责回答。

2、RARP协议工作流程:
(1)给主机发送一个本地的RARP广播,在此广播包中,声明自己的MAC地址并且请求任何收到此请求的RARP服务器分配一个IP地址;
(2)本地网段上的RARP服务器收到此请求后,检查其RARP列表,查找该MAC地址对应的IP地址;
(3)如果存在,RARP服务器就给源主机发送一个响应数据包并将此IP地址提供给对方主机使用;
(4)如果不存在,RARP服务器对此不做任何的响应;
(5)源主机收到从RARP服务器的响应信息,就利用得到的IP地址进行通讯;如果一直没有收到RARP服务器的响应信息,表示初始化失败。

六、 路由选择协议

常见的路由选择协议有:RIP协议、OSPF协议。

1、RIP协议 :底层是贝尔曼福特算法,它选择路由的度量标准(metric)是跳数,最大跳数是15跳,如果大于15跳,它就会丢弃数据包。

2、OSPF协议 :Open Shortest Path First开放式最短路径优先,底层是迪杰斯特拉算法,是链路状态路由选择协议,它选择路由的度量标准是带宽,延迟。

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