软件设计师备考笔记（五）计算机网络
目录
七层模型
常见协议
计算机网络的分类
网络规划与设计
IP地址与子网划分
HTML常见标签
网络接入技术
IPv6
信息安全
网络安全–防火墙
七层模型
历史于发展
计算机网络就是构建在七层模型之上的
以前计算机生产都是各个厂商自己一整台生产，不同厂有不同标准。苹果和IBM计算机网线接口都不一样；于是要制定新标准，但是各个厂商都不愿意放弃自己的标准；–>全部人都放弃自己的标准用OSI组织定的标准
实际使用中没有使用到七层，但是大家都公认这个理论所以没改
各层次功能及其设备
物理层：负责传输二进制数据，高电平低电平；
中继器：传输过远时信号衰弱；中继器就是接收再转发
集线器：多端口的中继器，也是收到信息就传出去
数据链路层：该层次下信息传输有了地址；交换机性能比集线器高很多
网卡的mac地址就是数据帧的地址
网桥：连接两个同类型网络的设备
交换机（多端口网桥）：连接多个设备
- 广播到了了网络层就不能通过了，所以跨网络层就可以确定不是一个局域网了
答案:B
常见网络协议及其所属层级
- 整个左下角都是TCP/IP协议族，虽然使用的很广泛，但是效率速度不一定高，是因为绑定了internet所以应用范围广
常见协议及其功能
ICMP：因特网的控制协议
- 平时用ping检错网络是否通畅就是属于ICMP协议
ARP：地址解析协议：IP转mac
RARP：反地址解析协议：mac转IP
TCP：可靠协议，通信时建立连接，有验证机制，反馈信息，可以知道哪些包到了，哪些没到，三次握手才能建立连接
UDP：不可靠，不建立连接，没有反馈
- TCP上的都是可靠协议，UDP则不一定（本身不可靠但使用了辅助方法）
http：超文本传输协议
ftp:文件传输协议
telnet：远程登录
pop3、smtp：邮件传输
e
dhcp：动态ip地址分配工作；及其常见
tftp：小文件传输协议
snmp：简单网络管理协议
dns：域名解析
中间的三个都是文件共享协议
Samba：可以跨平台
CIFS
NFS
DHCP
第六点的两个地址是假地址
无法通信
用来给DHCP未分配时占用地址位
DNS
- 根域名服务器一般使用迭代查询，问了我就告诉你一个答案，你再往下找
习题
计算机网络的分类
拓扑结构的应用
星形：中间坏网络崩
环形：两边都能走，坏一个无所谓
日常中接触到的一般是星形，中间是交换机
- 所以如果交换机坏了，整个网络都崩了
网络规划与设计
设计原则
先进性：不要太过时，但也没必要太新（贵、兼容性）
逻辑网络设计
分层设计
顶层（核心层）和底层（接入层）都只有一个层次，功能都比较简单
接入层：接入，最多再计费
核心层：数据高速转发，设备性能要好，可靠性要高
汇聚层：访问控制策略，寻址，过滤等可以根据需求灵活处理
设计原则：按需求性能分配
- 设计时自下而上：考虑接入、汇聚层时，看需要怎样的指标来看核心层要什么功能
IP地址
5类IP地址及
最开始规划时将IP地址分为了五类，后来因为IP地址不够用被废弃
ABC普通IP地址
组播：特殊用途（科研等）
iP地址个数与主机位
为了和后面的分类区分开来，每类地址都是将前一类地址的固定0位变为1，再将其后一位变为0
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
子网划分
直接时用五类IP的方法划分IP，导致了主机数过于固定，导致A类B类ip的适用性比太差
- C类不够用，B类太多了（六万多）， 子网划分出现 ；
因此，提出将大IP划分为小IP地址的方法，即子网划分
方法，加入子网掩码概念
大划小
一个B类地址能容纳六万多主机（2^16）
- 通过子网掩码，可以将后十位当为主机位，而其余当成网络为，则可以划分成很多个能容纳一千台左右的主机的网络
只解决了，把大主机位的IP划为多个小主机位IP的问题
人们时常还有把少主机位的IP划分为多主机位IP的需求
- 因此提出了无分类地址
例题
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无分类地址（小划大）
进入第三个阶段：打破地址分类概念，形成无分类地址
用 <网络浅醉>,<主机号>/用多少位表示网络位 的方式表示一个ip
若用24位数bit位表示网络位，则用 /24表示
则剩下8位位主机位，即有2^8-2台主机容量
现在的电脑支持全零和全一用来放主机了，所以现在不用-2也对
判断两个ip是否是同一个网络：ip和子网掩码一样就是一个网络
例题
解析
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
特殊IP地址
HTML
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网络接入技术
无线网
- 3g/4g也是无线接入技术
有线接入
主要掌握ADSL
PSTN：最为原始的拨号方式，十几年前的主流，速度慢费用高；现在的刷卡机和传真机都还在用；上网和电话不能共存
ISDN：上网通话同时进行；速率快PSTN一倍
ADSL：家庭网络还在用；老小区，实际应用中下载8M，上行512k，能更高但是国内不用；非对称指上下行速度不同
HFC：与ADSL相比最大的好处–>上下行对等；主干网是光前，入户是铜线电缆；家里有线电视网络就是这种；沿海城市开通的早，机顶盒
无线网络
WiFi：局部连接方式，还需要接入互联网
蓝牙：
红外：很多年前，十多年前的手机有，两台手机可以通过红外传输数据
WAPI：
3g
WCDMA：最成熟，超过两百个国家在用；基站也多；买手机时很容易买到WCDMA
CDMA2000：应用范围小；日韩有小范围应用；（电信）
TE-SCDMA：名义上国产的，其中90%以上的专利还是国外的，但是是国内推出的，不是太成熟，速率低功耗大（移动在用，移动推广能力强，国家希望移动能推广开来；宣传不到一年，发现缺陷多，之后就转到4G时代了）；非洲有试点，其他地方没有
4G
LTE：两个方向
TDD：TD-SCDMA发展而来，国家推TD-SCDMA就是为了4G，虽然3G时很弱但是由于3g时代的奠定，4G时很强；和FDD差距非常小；
FDD：WCDMA发展而来
WIMAX：
IPV6
因为大多数应用程序还不支持ipv6，所以换代还需要很久；
ipv4不够用，所以提出ipv6
- 但其实配合nat协议等方法，ip还不算紧缺
全世界ipv4地址，70%的地址分配给了美国；所以和国内不同，美国人通常都是有独立的公网地址
信息安全
很多协议提出来时候压根没有考虑安全性和隐私
- 所以使用某协议时配套某些协议一起使用非常常见
安全属性
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最小授权：只赋予满足功能需要的最少权限即可，不过日常中因为懒得多次配置（晋升时增加权限等）一般开始就给很高权限（隐患）
防暴露：隐藏起来，为了防止破解数据库，命名为非标准拓展名，名字为乱码；
信息加密：就算被截取了，别人也不知道是啥，发送到对方电脑后再解密
物理保密：发送前通过设备加密，收到时通过设备解密
完整性：信息发送时和接收时要一样，防止被人截取后篡改
可用性：合法用户能通过合法方式用相应资源；
- 如果合法用户不能正常使用，就说可用性遭到破坏；（DDOS攻击）
不可抵赖性：主要手段数字签名
加密技术（保密性）
加密的核心基础：对称加密 非对称加密
对称加密：加密和解密时用的密钥一样
- 日常生活中的加密压缩包（RAR）就是对称加密
非对称加密：加密和解密用不同密钥，公钥加密私钥解密，私钥加密公钥解密
常见对称加密算法
DES：替换+位移、56位密钥、64位数据块、数据流的方式加密
替换：密码表，明文密文互相对应
移位：例如将一篇文章中的所有字母后移一位，A变B，B变C
数据块加密：分块后加密
数据流加密：顺序加密整段
3DES:des的复杂化，强度高很多，加密次数更多,使用了两个密钥
- k1加密–k2解密–k1加密
对称加密
优点：速度快，效率高
缺点：‘
强度不高，密钥强度短所以整体强度不会高
密钥分发困难，传输时容易被截获；发送了加密包后，又明文发送密码，那么加密毫无意义；
非对称加密技术
- 为了解决密钥分发问题，提出了非对称加密
非对称加密流程：
前提：
每个人都有自己的公钥和私钥，公钥是公开的可以随便给别人，私钥是保密的，不能给任何人；
公钥加密只能用对应私钥解密，甲公钥加密的东西只有甲私钥才能解开；
- 此时假如甲要发文件给乙，那么只要用乙的公钥加密那么就只有乙能解开；
问题：
密钥长度非常长，内容庞大的数据没法使用
所以一般用对称的方式传输文件，用非对称的方式加密对称加密的密钥
信息摘要（完整性）
- 单项散列： 能用正文得到摘要；但是不能用摘要还原成明文。
作用
- 用于保证数据的完整性，发出和接收到是一样的，至少发件方和收件方能知道是一样的；
概念
摘要：以论文为例，正文2500，摘要300；正文的总概；
信息摘要：一段信息的特征值，
特点：原始信息发生变化特征值跟着变化，且变化一般非常大
- 例：改一个符号，摘要内容全变完；
常使用hash算法
漏洞
- 明文被拦截摘要也被拦截，然后被一起更改怎么办—>数字证书
数字签名（发件人不可抵赖性）
- 发送者在信息上签上自己的名字，并且发送者无法抵赖，一定是他发的；
实现方法
公钥私钥技术，但不向加密时那样使用
加密时：a发文件给b，a是使用b的公钥进行加密，那么只有b能打开
数字签名时：a使用a自己的私钥进行加密，b使用a的公钥进行解密，解密成功就能确定文件一定时a发的
- 用a的私钥加密叫做数字签名，a的公钥解密过程叫数字签名的验证过程
加解密是为了保密而言的，数字签名中的公私钥没有保密功能所以叫数字签名
数字信封
发送方将原文用对称密钥加密，将对称密钥用接收方的公钥加密发送给对方
- 如果正文用非对称加密，那么加密速度太慢了
PGP
可以电子邮件和文件存储的加密方式
放在云盘上的东西先用PGP加密再传到云盘比较安全
使用了数字证书
接收人不可靠性
非堆成体系中，每个人都有公私钥；
希望保密的文件，使用对方公钥加密
但是无法断定公钥是不是真的是收件人发给我的，万一被截取后改动了呢？
所以，个人密钥和信息绑定起来，提出了数字证书概念；
数字证书（接收人不可抵赖性）
用户将自己的公钥和相关信息去CA机构注册起来，得到自己独有的数字证书；
通过CA机构颁发数字证书；
数字证书上面有颁发机构的签名，可以判断该证书是否是伪造的
类似公安局
发送数据时，接收人直接将数字证书发送过来，发件人验证该证书是否真实，若真实则用该证书中的公钥加密信息并发送
习题
网络安全
即使最常用的TCP/IP协议基本都是明文发送，并没有考虑安全方面有严苛要求的应用也在互联网上跑；
因此提出安全协议，基本每个安全协议都有针对性解决该层次的问题；
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协议
从二层开始的安全防护基本都是考走协议保证
协议的概念：通信时封包的一种规则
常见协议
物理层（非协议）
屏蔽：特殊涂层，wifi信号无法传输出去
隔离：军方网络和民用网络分开的
数据链路层
PPTP/L2TP:两种隧道协议，相当于开出两条安全呢隧道，不会被破坏，截获；有加密机制，加密后再传
可以直接对链路进行加密
网络层
防火墙：软件性质和软件硬件配合的防火墙；
- 即一个硬件只做防火墙啥也不干，分多种类型，网络层级、应用层级
IPSec：针对IP包进行加密的协议；
有两种方式
普通未加密的包，把数据拆出来进行加密再封包头发出去；
另一种是连着包头一起加密然后再加一个头发出去；
传输层
TLS：标准的传输层协议
SET：面向电子商务的安全协议；
SSL
- 工作层次跨越多个层次；做题时要结合情况看SSL是哪层；
应用层
PGP：既可以文件加密，也能邮件加密
HTTPS：HTTP+SSL
网络安全威胁与攻击
- 考试的时候基本就是抠字眼；
重放攻击：ARP协议的漏洞进行的，也叫ARP欺骗攻击；
DOS：主要破坏系统可用性
窃听：和业务流分析要区别开来
业务流分析：强调长期窃听；并进行分析；
防火墙
网络级：工作层次低 效率高
状态检测：TCP/IP连接时有连接状态信息，能对这个信息检错
包检测：只检测包是否正确，不管包内容
应用级：工作层次高 效率低
两种防火墙的区别
例子：A省禽流感爆发，为了防止扩散到全国i禁止A地的禽鸟外流，相邻省会采取隔离措施；在各个关卡上设置检疫站；
网络级：检疫车辆是否是运输禽类的车辆，并检测是不是来自A地；
- 只看货物的运货单；车厢里面是啥不在乎；伪造出货单的话就会出现问题；
应用级：开箱检查，随机抽取看是否有鸡瘟，没有才放行；
屏蔽子网（解决内部攻击问题）
双穴主机和屏蔽主机考试不涉及，但是屏蔽子网涵盖上述两种：安全性最高，由多道防火墙构成（堡垒主机也算）；
由来：
防火墙防外不防内；造成损失的攻击80%都是内部网络造成的；
所以设计时就希望更加安全；
因此，在外网和内网间设立了屏蔽子网区（DMA军事区）
不属于内网也不属于外网，用来放对外提供服务的防火墙；
好处：外部入侵者攻破一道防火墙还有一道防火墙，从内部访问服务器也有一道防火墙
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