系统架构师(软考)------网络互联模型与常见的网络协议

OSI/RM七层模型

口诀:巫(物理层)术(数据链路层)忘(网络层)传(传输层)会(会话层)飚(表现层)鹰(应用层)

物理层

二进制传输 RS232 V.35 RJ-45 FDDI

数据链路层

两个子层: MAC(媒介访问层) LLC(逻辑链路层)
传输以帧为单位的信息 IEEE802.3/.2 HDLC PPP ATM

网络层

分组传输和路由选择 IP IPX ICMP IGMP ARP RARP

传输层

端到端连接 TCP UDP SPX

会话层

互连主机通信 RPC SQL

表示层

数据表示 JPEG ASCII GIF DES MPEG

应用层

处理网络应用 HTTP Telnet FTP SMTP NFS

IP地址及其表示方式

32个二进制数的逻辑地址网络号+主机号

五类IP地址

A类: 1~126 0开头国家使用 127为本地回测地址
B类:128~191 10开头前16位为网络号大型企业
C类:192~223 110开头前24位为网络号普通民众
D类:224~239 1110开头组播地址
E类:240~255 1110开头实验保留

子网与子网掩码

三级IP地址: 网络号 + 子网号 + 主机号
从主机号借出来
A类: 255.0.0.0
B类: 255.255.0.0
C类: 255.255.255.0
D类:255.255.255.0

IPV4数据报

固定部分

列宽为32位的二维数组表示
第一行
版本: 第一行 0-3位
首部长度: 可表示的最大数值为15,4个字节为1单位也就是最大为60个字节 4-7位
区分服务: 8-15位是否有优先级
总长度: 16-31位最大为216-1=65535字节
第二行
标识: 0-15位唯一标识
标志: 16-19位 DF:不分片位 MF:片未分完
片偏移: 20-31位指明该段处于原来数据报中的位置
第三行
生存时间: 0-7位 TTL 指示数据报可在网络中通过路由的最大值
协议: 8-15位
首部校验和: 16-31位 16位二进制反码求和算法

可变部分

可选字段: 记录时间戳通过路径安全信息等
填充填充为4的倍数

IPV6

128位地址 4位16进制数
优势:
1、更大的地址空间
2、更小的路由表
3、增加了组播支持与对流支持
4、加入了自动配置的支持
5、具有更高的安全性

过渡技术

1、双协议栈
2、隧道技术
3、NAT-PT技术

数据报

基本首部(40字节) + 有效载荷(不超过65535字节)

基本首部:

1、版本
2、流量分类
3、流标签
4、有效负载长度
5、下一头部
6、跳数限制

目的地址分类

1、单播(unicast)
2、多播/组播(multicast)
3、任播(anycast)

TCP与UDP

TCP(Transmission Control Protocol)

可靠的、面向连接

三种机制

1、使用序号对数据报进行标记
2、TCP使用确认、校验和定时器系统提供可靠性
3、TCP使用窗口机制调整数据流量
校验和为所有的包括数据部分

UDP(User Datagram Protocol)

不可靠、无连接
校验和可为0，如校验只校验头部
1、无连接
2、不可靠
3、面向报文
4、没有拥塞控制
5、支持1对1、1对多、多对1和多对多
6、首部开销小。只有8字节，TCP有20个字节

网络设计

分层设计

接入层 Access 部门

直接面向用户连接或访问网络部分
负责: 用户管理功能(地址认证、用户认证、计费管理) 用户信息收集(IP地址、MAC地址、访问日志)

汇聚层 Ditribute 园区

网络访问策略控制、数据包处理、过滤、寻址

核心层 Core Layer 服务器群

高速转发骨干传输只完成数据交换双机互联双机冗余热备份

出口层

接入运营商ISP

综合布线系统

工作区子系统

工作区内终端设备连接到信息插座之间的设备组成

水平子系统

一端在信息插座另一端在配线间的跳线架上将干线子系统线路延伸到用户工作区，将用户工作区引至管理子系统

管理子系统

安装有线路管理器件以及各种公用设备，实现整个系统集中管理干线子系统和水平子系统的桥梁

垂直子系统

主设备间至各层管理间

设备间子系统

建筑群子系统

域名和地址

Internet地址分为三级网络地址.主机地址.端口地址
TCP/IP大多数公共应用进程都有专用的端口号，由IANA(Internet Assigned Numbers Authority)指定，小于1024，用户进程的端口号一般大于1024

域名系统

DNS(Domain Name System) 将主机域名解析为IP地址，使用UDP协议
使用端口号53

三部分组成

1、DNS名字空间
2、域名服务器
3、DNS客户机
根->顶级域名->二级域->子域->主机
Com:商业机构等盈利组织
Edu:教育机构、学术组织和国家科研中心
Gov:美国非军事性的政府机关
Mil:美国的军事组织
Net:网络信息中心NIC和网络操作中心BIC等
Org:非盈利组织
Int:国际组织
一个域名长度一般不超过63个字符，最多不超过255个字符

域名服务器

主域名服务器、辅助域名服务器、缓存域名服务器、转发域名服务器
域名查询
1、递归查询 2、迭代查询

互联设备

1、中继器物理层起到连线作用以太网中只能使用4个
2、网桥数据链路层
3、路由器网络层
4、网关高层
5、集线器多端口中继器
6、两层交换机数据链路层多端口网桥
7、三层交换机网络层带路由功能的2层交换机
8、高层交换机高层带协议转换的交换机

网络存储

DAS 直接附加存储

1、服务器在地理分布上很分散
2、存储系统必须直接连接到应用服务器
3、包括许多数据库应用和应用服务器在内的应用，它们需要直接连接到服务器上
缺陷: 难扩展已被NAS替代

NAS 网络附加存储

支持即插即用，可以在网络的任一位置建立存储
缺陷:性能不好

SAN 存储区域网络

专用交换机大型网络

网络建设

原则
1、采用先进、成熟的技术
2、遵循国际标准，坚持开放原则
3、网络的可管理性
4、系统的安全性
5、灵活性和扩充性
6、系统的稳定性和可靠性
7、经济性
8、实用性