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【软件评测】06计算机网络基础知识

2023-05-16

计算机网络基础知识

  • OSI/RM七层模型
    • 七层模型
    • TCP/IP四层协议
    • 冲突域和广播域的区别
  • 常见的协议
    • 协议族
    • 常见协议及对应端口
        • 常用的端口号
  • 域名空间
  • 万维网
  • Windows网络相关命令
  • IP地址
    • IP地址
    • IP地址的分类
    • IP地址掩码
    • 变长子网掩码
    • 特殊含义的IP地址
    • IPv6
    • IPv4与IPv6网络通信
    • 路由

OSI/RM七层模型

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七层模型

物理层：提供建立、维护、拆除物理链路所需的机械、电器、功能和规程的特性，生成bit流。在物理层会用到集线器、中继器，会存在冲突域

数据链路层：负责两个相邻节点之间无差错的进行数据帧的传送，单位为帧，应用设备网桥、交换机（多端口的网桥，连接的设备都在广播区域影响范围内，称为广播域））

网络层：为传输层提供相关的网络传输功能，使得传输层不需考虑路由选择、因果控制等因素，单位为包

传输层：为会话层的通讯传输提供透明可靠的数据传输服务，保证端到端数据的完整性，单位为段

会话层：为表示层提供建立、维护、结束会话的相关功能

表示层：为应用层提供解释的功能，实现语法转换

应用层：去满足用户的通讯需求，以及提供网络和用户应用软件之间的接口服务

TCP/IP四层协议

网络接口层：将七层模型中的物理层、数据链路层合称为网络接口层。

网际层：和七层模型中的网络层对应

传输层：和七层模型中的传输层对应

应用层：将七层模型中的会话层、表示层、应用层合称为应用层

冲突域和广播域的区别

1、概念不同：广播域指的是所有接收广播信息的节点，冲突域指的是同一物理段中的节点。

2、协议不同：广播域采用数据链路层协议，冲突域采用物理层协议。

3、网段不同：广播域可以跨网段，冲突域发生在同一个网段中。

常见的协议

协议族

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1.网络接口层
CSMA/CD:冲突检测机制，采用分布式控制方法，所有结点之间不存在控制与被控制的关系

TokingRing:令牌环，基本处于淘汰状态

两者用于以太网

2.网际层
IP:网际协议

ICMP:网际消息控制管理协议

IGMP:网际消息管理

ARP:地址解析协议，底层ip地址和数据链路层mac地址需要通过ARP关联

RARP:逆向的ARP（地址解析协议）

3.传输层
TCP:传输控制协议，可靠的面向链接的协议。传输是需要3次握手，断开需要4次挥手，长连接

UDP:无连接，可靠性低。通讯时不需要建立连接，服务器繁忙时容易出问题，因开销较小，用于要求通讯延迟较小的场景。短连接

4.应用层
POP3、FTP、HTTP、Telnet、SMTP使用TCP协议

DHCP、SNMP、TFTP使用UDP协议

POP3：邮局协议第三版本
FTP：文件传输协议
HTTP：超文本传输协议
Telnet：远程管理协议
SMTP：简单邮件传输协议
DNS：域名查询使用UDP，DNS区域服务传送时使用TCP
DHCP:动态主机配置协议
SNMP：简单网络管理协议

常见协议及对应端口

TCP、UDP中端口地址都是16位。即0~65535范围内
任何TCP实现所提供服务都用1~1023之间的端口，有ICANN管理
大多数TCP/IP临时端口号使用1042~65535之间的端口

常用的端口号

  • DNS—53
  • POP3—110
  • DHCP—67/38
  • SMTP—25
  • HTTP—80
  • HTTPS—443
  • Telenet—23
  • FTP—20/21

HTTP、HTTPS与网页访问相关，HTTPS是HTTP+SSL加密协议

SMTP、POP3、IMAP4、MIME、PGP与电子邮件相关

  • SMTP—负责邮件的传递和投递功能
  • POP3、IMAP4—离线的收邮件协议

POP3：当用户连接到对应邮箱时，无论用户有没有查看操作，把用户的邮箱数据都下载到用户代理端，在快速网络没有问题，在无线网络、慢速网络中就会出现问题。
IMAP4：网际消息访问协议第四版本，当用户连接邮箱时，只下载邮件头（邮件头较小，很快同步到客户端），当用户选择查看邮件时，才会把对应邮件同步至客户端，很好地解决了在移动网络环境下访问邮箱的场景

  • MIME—多用途互联网邮件扩展协议，实现数据转换的功能
  • PGP—邮件的加密协议，有对应的PGP软件

Telnet、RAS远程访问/管理

  • Telnet—提供远程管理
  • RAS—提供远程管理

DNS—域名系统，实现域名到IP地址的解析

FTP—文件传输协议，FTP访问

LDAP—轻量目录访问协议，主要与目录服务相关

域名空间

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根（.）—可以省略，日常访问中没有特意书写
顶级域名—按组织类型划分、按区域划分
二级域名—通常为各个组织的标识
三级域名或主机—www表示万维网，用来表示提供web服务主机的名称

万维网

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www—World Wide Web的简称，也称为Web、3W等，以超文本标记语言和超文本传输协议为基础，由各种形式的信息或者文件、图片、声音、动画等组成的媒体信息查询的查询系统

URL—统一资源定位

Windows网络相关命令

  • ipconfig—用来显示在本机上TCP/IP相关的配置信息

/all–显示所有TCP/IP的配置信息
/flushDNS–清空本机的DNS缓存
/renew–强迫DHCP更新租约
/release–释放当前IP地址的租约

  • tracert—路由跟踪命令，用于定位路由错误，使用方式：tracert+对方IP地址
  • ping— 测试网络的连通性 ping+IP地址
  • root print–显示当前系统中路由表的状态
  • netstat—统计TCP/IP相关的通信情况

IP地址

IP地址

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IP地址分为IPv4和IPv6两个版本。在没有特意强调版本时，默认指IPv4。

在计算机网络中，网络要进行通信的话，需要给网络中的每一个设备一个标识，IP地址是在TCP/IP中为每一台设备进行逻辑标识的，对于TCP/IP中的通信设备来说，每一个逻辑标识符必须是唯一的。

IP地址由网络部分、主机部分构成，用32位二进制表示IPv4的地址

  • 网络部分：标识在哪一个网段
  • 主机部分：在网段中的编号

点分十进制：是IPv4的IP地址标识方法，每一组数字都是十进制，组与组之间用“.（点）”分隔

IP地址的分类

在这里插入图片描述
A类地址

  • A类地址用一个8位段表示网络部分，剩下的24位表示主机
  • 网段编号最大数值为2^8 ,主机数量有2^24的编号
  • 用于大型网络

B类地址

  • B类地址用两个8位段表示网络部分，剩下的16位表示主机
  • 网段编号最大数值为216,主机数量有216的编号
  • 用于中型网络

C类地址

  • C类地址用三个8位段表示网络部分，剩下的8位表示主机
  • 网段编号最大数值为2824,主机数量有28的编号
  • 用于小型网络

第一个8位段恒为0：1~126（A类）
第一个8位段恒为10：127~191（B类）
第一个8位段恒为110：192~223（C类）

IP地址掩码

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地址掩码方便计算机判断IP地址，区分网络和主机位

位计数法：在IP地址中，用/+数字来表示在IP地址中有多少位来表示网络位

网络号：用来标识计算机所在网段的名称

变长子网掩码

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变长子网掩码是指一个网络可以用不同的掩码进行配置。之所以要使用变长子网掩码，是在把一个网络划分成多个子网方面提供更多的灵活性，同时保持在每个子网中能够有足够数量的主机。

子网中可用IP地址数：2^n-2（n表示主机空间）
-2表示减去全0或全1两个不可用的地址

主机位为全0的地址为网络号，用来表示网络用的，又称为子网号
主机位全1的地址为广播地址，当给主机位为全1的地址发送数据包时，该数据包实际发给了 该网段中的每个主机，相当于广播，所以称为广播地址

特殊含义的IP地址

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全0地址–用于计算机没有获取到IP地址时使用，用于和网络通信
10.0.0.0/8—A类地址私有地址
172.16.0.0/12—B类地址私有地址
192.168.0.0/16—C类地址私有地址

私有地址不能直接与互联网通信

NAT–即网络地址端口转换，私有（保留）地址的"内部"网络通过路由器发送数据包时，私有地址被转换成合法的IP地址，一个局域网只需使用少量IP地址（甚至是1个）即可实现私有地址网络内所有计算机与Internet的通信需求

proxy–指的是代理软件或代理服务器，通过在线网页代理的socks端口的VPN方式访问国外的webProxy socks代理服务器的免费工具。通过“在线代理服务器网站”访问具有：增加socks端口安全性，节省IP地址开销，提高IP地址的访问速度等优势

IPv6

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IPv4的数量满足不了当前全球互联网主机的数量，IP地址的位数由32位扩展到128位

用16进制表示，每4位16进制分为一组

如果地址中连续的值为0时，可以省略掉，只保留中间的：，如果中间省略，尾部就不能省略，只能省略一个

IPv4与IPv6网络通信

  • 双协议栈
    主机上装两个协议（IPv4、IPv6），和IPv4地址通信时就调用IPv4协议，和IPv6地址通信则调用IPv6协议。

  • 隧道技术
    在两个IPv6通信的链路上，有一段只支持IPv4，可以采用隧道技术，对IPv6的数据包进行特殊处理。

  • 翻译技术
    IPv4和IPv6之间通信的技术

路由

路由是指分组从源到目的地时，决定端到端路径的网络范围的进程

  • 原则
    最长匹配：当路由器收到一个数据包时，会将数据包的目的IP地址和本地路由表中表项进行逐位查找，直到找到匹配度最长的条目

    路由优先：指的是在子网掩码长度相同的情况下，路由器会优先选择管理距离最小的路由条目

    路由度量：指的是在路由的子网掩码长度相等，管理距离也相等的情况下（同一路由协议），接下来比较度量值，度量值最小的将进入路由表

  • 缺省路由：是路由表中一种特殊的静态路由，当网络中报文的路由无法匹配到当前路由表中的路由记录时，缺省路由用来指示路由器或网络主机将该报文发往指定的位置

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