【软考笔记】4. 计算机网络
文章目录
- OSI/RM 七层模型
- 广播域/冲突域
- 网络技术标准与协议
- 协议族
- 网络层协议
- 传输层协议
- 应用层协议
- 计算机网络的分类
- 按分布范围分
- 按拓扑结构分
- 网络规划与设计
- 网络规划原则
- 逻辑设计
- 物理设计
- 层次化的网络设计
- IP 地址
- A 类 B 类 C 类 D 类地址
- 子网划分,构成超网
- 题型 1:求子网掩码
- 题型 2:如何将一个网络划分成多个子网
- 已知要划分成多少个子网
- 已知主机数
- 题型 3:如何将多个子网合并成一个大的网络
- 题型 4:两个 IP 地址属不属于一个子网之内
- 无分类编址(无类域间路由)
- 特殊含义的 IP 地址
- 无线网
- 优势
- 分类
- 网络接入技术
- IPv6
- IPv6 vs IPv4
- IPv6 地址分类
OSI/RM 七层模型
- 物理层
- 二进制传输
- 中继器,集线器
- 数据链路层
- 传输以帧为单位的信息
- 网桥,交换机,网卡
- PPTP L2TP SLTP PPP
- 网络层
- 分组传输、路由选择
- 三层交换机,路由器
- ARP RARP IP ICMP IGMP
- 传输层
- 端到端的连接
- TCP UDP
- 会话层
- 建立、管理、终止会话
- 表示层
- 数据的格式与表达、加密、压缩
- 应用层
- 实现具体的应用功能
- POP3 RTP HTTP Telnet SMTP DHCP TFTP SNMP DNS
广播域/冲突域
- IP 全局广播分组/同一局域网/广播域
- 路由器(网络层)连接的每一头都是一个局域网
- 路由器(网络层)可以隔离广播域
- 冲突域
- 同一时间内只能有一台设备发送信息的域
- 交换机(数据链路层)隔离冲突域,扩大广播域
网络技术标准与协议
协议族
TCP/IP
协议族:Internet 的协议IPX/SPX
协议族:局域网协议,适合局域网游戏,安全NETBEUI
协议族:不支持路由,速度快
网络层协议
IP
ICMP
:Internet 控制协议,pingARP/RARP
:地址解析协议/反向地址解析协议,IP->MAC/MAC->IP
传输层协议
TCP
UDP
应用层协议
- 基于 TCP
FTP
HTTP
Telnet
:远程登录POP3
:邮件传输SMTP
:邮件传输
- 基于 UDP
DHCP
:局域网动态分配 IP 地址- 过程
- 客户机向服务器申请 IP
- 服务器向客户机分配 IP,租约默认 8 天
- 租约过半,客户机向 DHCP 服务器申请续租(自动的)
- 租约超过 87.5%,若客户机没能和之前的 DHCP 服务器联系上,则开始联系其他的 DHCP 服务器
- 方式
- 固定分配
- 动态分配
- 自动分配
169.254.X.X
/0.0.0.0
:这两个地址是假地址,若 IP 为这两个地址可能说明没有和 DHCP 服务器联系上
- 过程
TFTP
:小文件传输协议,与 FTP 相比它是不可靠的SNMP
:简单网络管理协议DNS
:域名解析- 递归查询:服务器需要回答 IP
- 迭代查询:服务器可以告诉下一步该问谁
主机
向本地域名服务器
查询用递归查询
本地域名服务器
向根域名服务器
查询用迭代查询
- 既可以用 TCP 又可以用 UDP
Samba
:跨平台文件共享协议CIFS
:文件共享协议NFS
:文件共享协议
计算机网络的分类
按分布范围分
- 局域网(LAN)
- 城域网(MAN)
- 广域网(WAN)
- 因特网
按拓扑结构分
- 总线型
- 星型:办公室使用,单点故障(中心节点,即交换机)影响大
- 环形
网络规划与设计
网络规划原则
- 实用性
- 开放性:符合通用标准
- 先进性:在实用性和开放性的基础上选择更先进的设备
逻辑设计
IP 地址方案
物理设计
网络物理结构图
层次化的网络设计
- 接入层:将用户接入本地网段
- 汇聚层:网络访问策略控制、数据包处理、过滤、寻址
- 核心层:数据交换、转发
IP 地址
8*4=32 位
A 类 B 类 C 类 D 类地址
注释:绿框里的是网络号,剩余的部分是主机号
子网划分,构成超网
场景 1:用不完 B 类,但是 C 类又少了——子网划分
场景 2:原有的类别满了,需要扩展——构成超网
解决:打破地址分类概念,形成无分类网络
例子:172.18.129.0/24
是说前 24 位为网络号,后 8 位为主机号,能容纳 2^8-2 台主机
题型 1:求子网掩码
子网掩码为 1 的部分是网络号,为 0 的部分是主机号
题型 2:如何将一个网络划分成多个子网
思路:取部分主机号当子网号
已知要划分成多少个子网
例题:将 B 类 IP 地址 168.195.0.0 划分成 27 个子网,子网掩码是多少
- 将 168.195.0.0 转换为二进制,网络号是前 16 位
1010 1000 1100 0011 0000 0000 0000 0000
- 划分成 27 个子网,即需要有 5 位主机号被划分成子网号
2 x ≥ 32 → x ≥ 5 2^x\geq32 \rightarrow x\geq5 2x≥32→x≥5
- 得出子网掩码是前 21 位为 1
1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000 0000
- 转化为十进制
255.255.248.0
已知主机数
例题:将 B 类 IP 地址 168.195.0.0 划分成若干个子网,每个子网内有主机 700 台,子网掩码是多少
- 将 168.195.0.0 转换为二进制,网络号是前 16 位
1010 1000 1100 0011 0000 0000 0000 0000
- 每个子网内有主机 700 台,即主机号需要有 10 位
2 k − 2 ≥ 700 → k ≥ 10 2^k-2\geq700 \rightarrow k\geq10 2k−2≥700→k≥10
为什么要 − 2 -2 −2:减去全 0 和全 1,全 0 表示这个网络,全 1 表示广播
- 得出子网掩码是后 10 位为 0
1111 1111 1111 1111 1111 1100 0000 0000
- 转化为十进制
255.255.252.0
题型 3:如何将多个子网合并成一个大的网络
思路:取部分网络号当主机号
与题型 2 方法相同
题型 4:两个 IP 地址属不属于一个子网之内
- 将两个 IP 转化成二进制
- 分析网络号和子网号分别有多少位
- 网络号的位数是否相同
无分类编址(无类域间路由)
IP地址 ::= {<网络前缀>, <主机号>}
例:128.14.32.0/20 表示有前 20 位是网络位,后 12 位(32-20)为地址位
特殊含义的 IP 地址
127 网段
:回播地址- 回播地址就是自己的意思
- 用于开发时只有一台主机的情况,客户端和服务端都是本机,客户端请求向 127.0.0.1 请求
- 用于测试网卡,看能不能 ping 成功 127.0.0.1
网络号全 0
(0.0.168.195):当前子网中的主机网络号主机号全 1
(255.255.255.255):本地子网的广播主机号全 1
(168.195.255.255):特定子网的广播10.0.0.0/8
172.16.0.0/12
192.168.0.0/16
:局域网 ip,非公网 ip169.254.0.0
0.0.0.0
:保留地址,用于 DHCP 失效时- 客户机请求局域网地址,若 DHCP 失效,用这两个 IP 先搪塞过去,防止客户机一直请求
- 前者用于 Win,后者用于 Linux
无线网
优势
- 移动性
- 灵活性
- 成本低
- 容易扩充
分类
- 无线局域网(WLAN):Wi-Fi
- 协议:IEEE
802.11
- 接入方式:有接入点模式,无接入点模式
- 协议:IEEE
- 无线城域网(WMAN)
- 协议:IEEE
802.16
- 协议:IEEE
- 无线广域网(WWAN):3G/4G
- 无线个人网(WPAN):Bluetooth, zigbee
- 协议:IEEE
802.15
- 协议:IEEE
网络接入技术
- 有线接入
- ADSL 非对称数字用户线路
- 用于家用网络,是电话线
- 上行速度低于下行速度
- HFC 同轴光纤技术
- 上下行对等
- ADSL 非对称数字用户线路
- 无线接入
- IEEE 802.11 (WiFi)
- IEEE 802.15 (Bluetooth)
- 红外 (IrDA)
- WAPI
- 3G/4G
- CDMA
- LTE-Advanced
- WiMAX
IPv6
IPv6 为 128 位
IPv6 vs IPv4
- 128 位
- 简化了 IP 报文头部格式,且更灵活
- 提高安全性(身份认证、隐私权)
IPv6 地址分类
- 单播地址:单个接口
- 任播地址/泛播地址,对应 IPv4 广播地址
- 组播地址:类似 IPv4 组播
- 组播:发出给多个接收者,但不是全部
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