第四章——网络基础知识

前言：
计算机第四章节主要知识点。

1 知识点介绍

OSI/RM
TCP/IP
IP地址与网络划分
DNS与DHCP
网络规划与设计
网络故障诊断

2 OSI七层模型

应用层：表示实现的具体应用功能；
表示层：表示数据的格式；
会话层：管理或者终止绘画的；
传输层；做端到端的连接。将上面层的数据分成报文段（数据段）；
网络层：将传输层的报文段分成IP数据包，进行分组数据传输和路由选择；
数据链路层：将网络层的IP数据包分成帧为单位进行传输；
物理层：传输Bit数据流；

OSI理论是7层模型，但实际使用的TCP/IP是4层模型。

2.1 OSI/RM七层模型

数据在各层之间的传递过程。

2.2 TCP/IP协议族

2.2.1 TCP/IP分层

应用层协议：
- POP3: 端口号110，收邮件；
- SMTP: 端口号25，发邮件；
- FTP: 端口号20/21，文件传输；
- HTTP: 端口号80，超文本传输协议；
- HTTPS: 端口号443，安全的超文本传输协议；
- Telnet: 端口号23，远程登录；
- DHCP: 端口号67，动态主机配置协议；
- TFTP: 端口号69，简单文件传输协议；
- SNMP: 端口号161，简单网络管理；
- DNS: 端口号53，域名解析；
网际层协议：
- IP
- ICMP
- IGMP
- ARP
- RARP
网络接口层协议：
- CSMA/CD
- TokingRing

UDP是不可靠的，TCP是可靠的，UDP的可靠性依靠上层协议提供。
常用协议按照用途分类。

与网页访问相关：
- HTTP
- HTTPS
与电子邮件相关：
- SMTP
- POP3
- IMAP4
- MIME
- PGP
远程访问/管理
- TELNET
- RAS
域名、IP地址解析相关：
- DNS
FTP访问：
- FTP
轻量目录访问协议：
- LDAP

2.2.2 电子邮件协议

电子邮件协议：SMTP、MIME、POP3、IMAP4。

2.2.3 WWW（万维网）

URL 协议: //主机地址[: 端口号]/路径/文件名
浏览器 IE Netscape Firefox
协议 http 80
https 443 是以安全为目标的HTTP通道，简单讲是HTTP的安全版。
http 404 连接指向的网页不存在，即原始网页的URL失效。

2.2.4 FTP

21端口用于与客户机建立命令链路。
20端口具体的数据传输走该端口。

2.2.5 其他

ARP(Address Resolation Protocol，地址解析协议)，将IP地址转Mac物理地址。
ICMP(Internet Control Messages Protocol，网络控制报文协议)，比如 ping ID地址 用的就是改协议。
IP(Internet Protocol，网际协议)，提供不可靠无连接的数据传输服务，即不保证传输成功，包错误时直接丢掉数据包并回发一个错误消息（ICMP报文），需重新传输。
TCP(Transfer Control Protocol，传输控制协议)
UDP(User Datagram Protocol，用户数据包协议)

2.2.6 协议端口

POP3: 110端口，邮件收取；
SMTP: 25端口，邮件发送；
FTP: 20数据端口/21控制端口，文件传输协议；
HTTP: 80端口，超文本传输协议，网页传输；
DHCP: 67端口，IP地址自动分配；
SNMP: 161端口，简单网络管理协议；
DNS: 53端口，域名解析协议，记录域名与IP的映射关系；
TCP: 可靠的传输层协议；
UDP: 不可靠的传输层协议，但开销小；
ICMP: 因特网差错控制协议，PING命令来自该协议；
IGMP: 网际组管理协议；
ARP: 地址解析协议，IP地址转换为MAC地址；
RARP: 反向地址解析协议，MAC地址转IP地址（淘汰）；

3 常见设备的部署位置与网络介质

防火墙
- 防火墙一般放在安全边界区（如内网和外网之间，控制访问安全）
路由器用于网络互联：
- 可作为互联网接入
- 不同网段间互联
交换机：用于连接节点
集线器：用于连接节点

路由器和3层交换机在网络层，交换机在链路层，集线器在物理层。

4 例题

1.若一台服务器只开放了25和110两个端口，那么这台服务器可以提供（A）服务。

A. E-mail
B. Web
C. DNS
D. FTP

2.SNMP是一种异步请求/响应协议，采用（D）协议进行封装。

A. IP
B. ICMP
C. TCP
D. UDP

3.相比于TCP，UDP的优势为（B）。

A. 可靠传输
B. 开销较小
C. 拥塞控制
D. 流量控制

4.某IP网络连接如图所示，在这种配置下IP全局广播分组不能够通过的路径是（B）。

A. 计算机P和计算机Q之间的路径；
B. 计算机P和计算机S之间的路径；
C. 计算机Q和计算机R之间的路径；
D. 计算机S和计算机T之间的路径；

5 IP地址

5.1 IPv4

IP组成。一台电脑可以装多个网卡因此可以拥有多个IP地址。IPv4地址有32位，采用点分十进制表示。

IPv4

IP地址分类。

IPv4_Classify

5.2 IP地址掩码

网络位用1表示，主机位用0表示。
标准地址掩码。

A类：255.0.0.0
B类：255.255.0.0
C类：255.255.255.0

地址掩码表示方法

点分十进制：255.255.255.0
位计数：172.21.0.0/24

网络号由网络部分 + 全零的主机位来表示。

5.3 计算IP地址所属网段

地址掩码和IP地址进行与运算。

5.4 变长子网掩码

如192.168.100.1/25。方法是从主机位中拿出若干位作为子网标识。

elongate

IPv4地址包括3个部分：网络部分、子网部分和主机部分；
子网是主网的一个子集；
只要符合网络位 + 主机位 = 32即可；
IPv4地址的网络号，由分配的子网掩码来决定；

5.5 子网个数

计算公式为： $2^n$ ，其中n为子网空间的位数。

Subnet_Amt

5.6 子网中可用IP地址数

公式为 $2^n - 2$ ，其中n表示主机空间，-2表示减去全0的子网号和全1的广播地址。

IP_Amt

5.7 特殊含义的IP地址

IP	说明
127网段	回播地址（ping 127.0.0.1，不会发到网络上，在本机中）能检测TCP/IP协议正常及网卡正常
全0地址	为获取IP地址时，使用的地址（用于源地址）
全1地址	本地子网的广播（用于目标地址）
主机号全1地址	特定子网的广播（用于目标地址）
10.0.0.0/8	10.0.0.1至10.255.255.254
172.16.0.0/12	172.16.0.1至172.31.255.254
192.168.0.0/16	192.168.0.1至192.168.255.254
169.254.0.0	保留地址，用于DHCP失效（Win）

5.8 IPv6

IPv6为128位，用16进制表示，冒分十六进制表示法，如：12AB::CD30:0:0:0:0/60，或者零压缩法，连续的0用冒号表示，0压缩法只能使用一次。总长度分为8段，每段2个字节。

IPv6

IPv4与IPv6网络通信时相关技术。

双协议栈
隧道技术
翻译技术

5.8.1 例题

IP地址块155.32.80.192/26包含了（C）个主机地址，以下IP地址中，不属于这个网络的地址是（D）。

A. 15
B. 32
C. 62
D. 64

A. 155.32.80.202
B. 155.32.80.195
C. 155.32.80.253
D. 155.32.80.191

6 DNS与DHCP

6.1 域名空间

域名	描述
com	表示商业机构
net	表示网络服务机构
org	表示非盈利性组织
gov	表示政府机构
edu	表示教育机构
mil	表示军事机构
au	澳大利亚
cn	中国
tw	台湾地区
hk	香港地区