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小白计网笔记
刷计网视频时,做一些笔记,刚刚接触,肯定对概念还是浅显的理解。不过这样也挺好,要是一上来就讲的那么专业的话也就没法...
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2019/04

小白计网笔记

刷计网视频时,做一些笔记,刚刚接触,肯定对概念还是浅显的理解。不过这样也挺好,要是一上来就讲的那么专业的话也就没法产生学下去的动力了,由浅及深,慢慢参透。

1.概述

局域网:覆盖范围小 自己花钱买设备 带宽固定 自己维护 100米
广域网:距离远 花钱租带宽
Internet ISP 自己的机房 对网名提供Internet连接

IP地址:分为网络部分,主机部分
子网掩码:通过255的个数,辨别网络部分和主机 部分。
路由器:负责在不同网段转发数据。
网关(MAC地址):要访问其它网段时,应该把数据传给路由器。该路由器的MAC地址记为网关。 查看命令:ipconfig.
MAC地址:48位,6字节,也叫物理地址。计算机网卡,路由器都有,出厂时已经固定。
访问服务器(访问网站数据)的过程:数据+原IP地址+目标IP地址 = 数据包,数据包 + MAC地址 = 数据帧。 IP地址决定最终往哪去,MAC地址决定下一站到哪去。交换机只看MAC地址,看不懂IP地址。路由器看IP地址,决定数据帧的原MAC地址和目标MAC地址的更改,向下一站走去。

OSI参考模型(模块化思想)每一层为上一层提供服务网。
应用层:多有能够产生网络流量的程序
表示层:在传输之前是否进行加密 或 压缩处理 二进制 ACSII
会话层:查木马。查看会话命令netstat -n
传输层:可靠传输(即发送什么就收到什么) 流量控制 不可靠传输(不需要建立会话)
网络层:负责选择最佳路径 规划IP地址
数据链路层:帧的开始和结束 透明传输 差错校验(FCS)(只负责检查)
物理层:接口标准 电器标准 如何在物理链路上传输更快的速度

OSI参考模型对网络排错指导(从底层向高层):

  1. 物理层故障:查看连接状态,发送和接受的数据包。
  2. 数据链路层:MAC地址冲突 ADSL欠费 网速没办法协商 计算机连接到错误的VLAN
  3. 网络层故障:配置错误IP地址 子网掩码 配置错误网关 路由器上没有配置到达网络的路由
  4. 应用层故障:应用程序配置错误

OSI参考模型和网络安全

  1. 物理层安全
  2. 数据链路层安全:ADSL 账号密码 VLAN 交换机端口绑定MAC地址
  3. 网络层安全:在路由器上使用ACL控制数据包流量
  4. 应用层安全:开发的应用程序没有漏洞

计算机网络性能

  1. 速率(data rate或bit rate)连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率。单位:b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s.
  2. 带宽:网络设备所支持的最高速率。单位:b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s.对发送时延有影响。
  3. 吞吐量:单位时间内通过某个网络的数据量、单位:b/s,Mb/s.
  4. 时延:发送时延(带宽影响) 传播时延(与介质有关) 处理时延(路由器处理) 排队时延
    发送时延=数据块长度(比特)/信道带宽(比特每秒).
  5. 时延带宽积:线路上的数据量。时延带宽积=传播时延x带宽
  6. 往返时间:A->B,从A发送数据给B开始,到A收到B的回复(确认收到)的时间。使用命令:ping IP
  7. 网络利用率:信道利用率的加权平均值。信道利用率=有数据通过时间/(有+无)数据通过时间。

2.物理层(传输比特流)

物理层基本概念

  • 机械特性:例接口形状,大小,引线数目
  • 电器特性:例电压范围
  • 功能特性:例-5V代表0,+5V代表1
  • 过程特性

数据通信的基础知识

  1. 码元。1码元可以携带n bit的信息量
  2. 信道

    • 单向信道(单工通信) 类比电视,只能接受信号
    • 双向交替通信(半双工通信) 类比对讲机
    • 双向同时通信(全双工通信) 类比打电话

信道极限容量:有失真,但可识别;失真大,无法识别。

奈氏准则:在理想条件下,无电磁干扰,为了避免码间干扰,码元的传输速率也有上限值。适用范围:模拟信号
香农定理:有信号干扰,无差错传输速率。$C=Wlog_2(1+\frac{S}{N})$。信噪比:$S/N$。W(Hz):信道的带宽,S:信道内所传信号的平均功率,N:信道内部的高斯噪声功率。适用范围:数字信号+模拟信号

  1. 基带信号 带通信号 调制方法(基带信号->带通信号):调幅 调频 调相
  2. 常用编码:单(双)极性(不)归零码。

    • 曼彻斯特编码。可携带时钟信号,可表示没有数据传输。0:低->高;1:高->低。
    • 差分曼彻斯特编码。bit与bit之间有跳转,表示下一个为0;bit与bit之间无跳转,表示下一个为1。

物理层下面的传输媒体

  1. 直通线(橙白橙 绿白蓝 蓝白绿 棕白棕)568B:双绞线夹线顺序两边一致

    • 主机到交换机或集线器(交换机的接口已经调整)
    • 路由器到交换机或集线器
  2. 交叉线568A
    同种设备连接使用交叉线,不同种设备使用直通线。
  3. 集线器(无智商)

信道复用技术 :频分复用(FDM);时分复用(TDM);波分复用(光的频分复用)(WDM)

数字传输系统(广域网):欧洲标准:E1,2.048Mb/s;北美标准:T1,1.544Mb/s。

宽带接入技术:FFFx

3.数据链路层

数据链路层的基本概念

  1. 数据链路层:像个数字管道。数字管道中传输的数据单位是
  2. 数据链路层使用的信道类型

    • 点对点信道:一对一对点通
    • 广播信道:一对多广播通信
  3. 链路与数字链路的区别。
  4. 帧:帧头 + 物理层(MAC)地址 + 帧检验序列(FCS) + 帧尾

数据链路层解决的个问题

  1. 封装成帧 控制字符进行帧定界,使用帧头帧尾。
  2. 透明传输 字节填充解决透明传输
  3. 差错控制 路由器不纠错,有错误就扔,没错无接受。数据链路层只负责无差错接受。可靠传输传输层实现。

    • CRC(循环冗余检验)是一种常用的检错方法;FCS是添加在数据后面的冗余码,也成为帧检验序列。冗余码加到数据的后面。

两种情况下的数据链路层

  1. 使用点对点信道的数据链路层:用户使用拨号电话线接因特网时,一般使用PPP协议。PPP细分为:NCP(针对每一个网络层协议) + LCP(链路层控制协议) + HDLC(高级数据链路层控制协议)。拨号:链路层协议。
  2. 局域网 使用广播信道的数据链路层(总线型,集线器连接或同轴电缆连接)。使用CSMA/CD协议,载波接听(传播时延可对其造成影响),多点接入。

    • 使用该协议的以太网只能进行半双工通信
    • 争用期:2$\tau$(两倍的端到端往返时延)
    • 二进制指数类型退避算法

以太局域网(以太网)

  1. 只提供无差错接收,不提供纠错。纠错由传输层负责。
  2. 集线器工作在物理层,无智商设备。
  3. 以太网信道利用率:发送数据的时间占整个时间的比值。计算公式:发送时延$/$(发送时延+传输时延)。
    帧的发送时间:$L/C=T_0(s)$,帧长为$L$(bit),数据发送速率为$C$(bit/s)。参数$\alpha=\frac{\tau}{T_0}$:

    • $\alpha \rightarrow 0$,表示一发生碰撞就立即可以检测出来,并立即停止发送,因而信道利用率很高。
    • a$\uparrow$,表明争用期所占的比例增大,每发生一次碰撞会浪费很多信道资源,导致信道利用率降低。
  4. MAC地址:适配器检查MAC地址。
    无效的MAC帧:

    • 帧的长度不是整数个字节;
    • 用收到的帧检验序列FCS查出有差错;
    • 数据字段的长度不在46~1500字节之间;有效的MAC帧长度为64 ~ 1518字节之间

    对于检测出来的无效的MAC帧就简单的丢弃。以太网不负责重传丢弃的帧。

扩展以太网

  1. 距离扩展:使用光纤
  2. 数量扩展:集线器级联,使网络中计算机数量增加,增大了冲突域,效率降低。进行优化:在数据链路层扩展局域网是使用网桥。

    • 网桥(交换机的前身):网桥工作在数据链路层,根据MAC帧的目标地址进行转发。具有过滤功能,可以隔绝冲突域。
    • 交换机:接口带宽独享,基于MAC地址转发,可全双工

高速以太网

4.网络层


数据的发送过程
数据的发送过程
数据包在网络中的传送
数据包在网络中的传送
验证网络设备
验证网络设备

路由器:工作在网络层。路由器是三层设备,因为它能看到网络层的地址。
网络层协议(共有4个协议)

  1. IP协议:RIP,OSPF;详细讲解在下面。
  2. ARP(Address Resolution Protocol):地址解析协议。将IP地址通过广播,目标MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF,解析IP地址的MAC地址。(为IP协议提供服务)。命令:arp -a,查看缓存的MAC地址。
  3. ICMP(Internet Control Message Protocol):互联网控制报文协议。测试网络层是否有故障。
    使用ICMP的命令:ping ,通过time 查看延迟。TTL(Tmie To Live):生存时间值。ping IP -t:一直ping下去。ping -l size IP:指定发的数据包的size。ping IP -i 2:更改数据包的TTL时间,跟踪数据包途径的路由器。pathping IP:跟踪数据包路径,计算丢包情况。tracert IP:跟踪数据包路径的命令。
  4. IGMP(Internet Group Management Protocol):Intnet组播管理协议。
  • 点到点(可调整进度)
  • 广播(不可调)
  • 组播=多播(不可调)

IP数据包结构

  1. 版本:用来表示TCP/IP协议的版本 v4 v6
  2. 区分服务:区分数据包优先级
  3. 网络层:数据包 65535字节
  4. 数据链路层:数据1500字节 最大传输单元MTU
  5. 数据包:如果不分片,数据包数据最大不超过1480字节
  6. 协议号

    • ICMP:1
    • IGMP:2
    • TCP:6
    • UDP:17
    • IPv6:41
    • OSPF:89

网络畅通的条件:数据包有去有回。检查网络不通的故障:检查网关,路由表。
静态路由:需要管理员告诉路由器所有没有直连的网络下一跳给谁。缺点:适合于小规模网络,不能够自动调整路由。
动态路由:

  1. RIP:周期性广播路由表,选择跳数少的作为最佳路径,30S更新一下路由信息,最大跳数:15跳。
  2. OSPF:根据带宽选择最佳路径。

5.传输层

传输层协议UDP与TCP

  1. TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议):需要将要传输的文件分段 传输 建立会话 可靠 传输 流量控制
  2. UDP(User Datagram Protocol 用户数据报协议):一个数据包就能完成数据通信 不分段 不需要建立会话 不需要流量控制 不可靠传输。例如:域名解析,广播,组播。
  3. 查看会话:netstat -n
  4. 查看建立会话的进程:netstat -nb

传输层协议与应用层协议之间的关系

  1. 常见的应用层协议使用的端口

    • http = TCP + 80
    • https = TCP + 443
    • RDP(远程桌面) = TCP + 3389
    • FTP = TCP + 21
    • SMTP(发邮件) = TCP + 25
    • POP3(收邮件) = TCP + 110
    • 共享文件夹 = TCP + 445
    • telnet = TCP + 23
    • SQL = TCP + 1433
    • DNS = UDP + 53
  2. 服务和应用层协议之间的关系(侦听)

    • 服务使用TCP或UDP的端口侦听客户端请求
    • 客户端使用IP地址定位服务器;使用目标端口,定位服务
    • 可以在服务器网卡设置只开放必要的端口,实现服务器的网络安全
  3. 如何查看服务器侦听的端口

    • 查看服务器侦听的端口 netstat -an
    • 查看建立的会话 netstat -n
    • 查看建立会话的进程 netstat -nb
    • 测试远程计算机的某个端口是否打开 telnet 192.168.80.100 3389
  4. 更改服务器端口:迷惑入侵者,使系统更加安全。
  5. 如何设置windows网络安全:设置本地链接 TCP/IP筛选

传输层功能:为相互通信的应用进程提供了逻辑通信(网络层是为主机之间提供通信)
传输层的端口:0~65535。

  • 熟知端口 0 - 1023
  • 登记端口 1024 - 49151
  • 客户端端口 49152 - 65535
Last modification:May 18th, 2019 at 11:52 pm
有钱的捧个钱场,没带钱的捧个人场。

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