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2023年4月5日发(作者:ug4 0软件免费下载)
网络技术基础知识
网络技术基础知识
导语:网络技术基础知识有哪些呢?下面是店铺为大家整理的文章,
欢迎阅读!希望对大家有所帮助!
1.网络层次划分
为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信,以便在更大
的范围内建立计算机网络,国际标准化组织(ISO)在1978年提出了
“开放系统互联参考模型”,即著名的OSI/RM模型(OpenSystem
Interconnection/ReferenceModel)。它将计算机网络体系结构的通
信协议划分为七层,自下而上依次为:物理层(PhysicsLayer)、数据
链路层(DataLinkLayer)、网络层(NetworkLayer)、传输层
(TransportLayer)、会话层(SessionLayer)、表示层(Presentation
Layer)、应用层(ApplicationLayer)。其中第四层完成数据传送服务,
上面三层面向用户。
除了标准的OSI七层模型以外,常见的网络层次划分还有TCP/IP
四层协议以及TCP/IP五层协议,它们之间的对应关系如下图所示:
七层网络模型
TCP/IP协议毫无疑问是互联网的基础协议,没有它就根本不可能
上网,任何和互联网有关的操作都离不开TCP/IP协议。不管是OSI七
层模型还是TCP/IP的四层、五层模型,每一层中都要自己的专属协议,
完成自己相应的工作以及与上下层级之间进行沟通。由于OSI七层模
型为网络的标准层次划分,所以我们以OSI七层模型为例从下向上进
行一一介绍。
1)物理层(PhysicalLayer)
激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特
性以及过程特性。该层为上层协议提供了一个传输数据的可靠的物理
媒体。简单的说,物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。
物理层记住两个重要的设备名称,中继器(Repeater,也叫放大器)和
集线器。
2)数据链路层(DataLinkLayer)
数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务,其
最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标
机网络层。为达到这一目的,数据链路必须具备一系列相应的功能,
主要有:如何将数据组合成数据块,在数据链路层中称这种数据块为
帧(frame),帧是数据链路层的传送单位;如何控制帧在物理信道上的传
输,包括如何处理传输差错,如何调节发送速率以使与接收方相匹配;
以及在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放的管
理。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用
包括:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。
有关数据链路层的重要知识点:
1>数据链路层为网络层提供可靠的数据传输;
2>基本数据单位为帧;
3>主要的协议:以太网协议;
4>两个重要设备名称:网桥和交换机。
3)网络层(NetworkLayer)
网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送,具体功能
包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。它提供的服务使
传输层不需要了解网络中的数据传输和交换技术。如果您想用尽量少
的词来记住网络层,那就是“路径选择、路由及逻辑寻址”。
网络层中涉及众多的协议,其中包括最重要的协议,也是TCP/IP
的核心协议——IP协议。IP协议非常简单,仅仅提供不可靠、无连接
的传送服务。IP协议的主要功能有:无连接数据报传输、数据报路由
选择和差错控制。与IP协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议
ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理
协议IGMP。具体的协议我们会在接下来的部分进行总结,有关网络层
的重点为:
1>网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。此外,网络层还
可以实现拥塞控制、网际互连等功能;
2>基本数据单位为IP数据报;
3>包含的主要协议:
IP协议(InternetProtocol,因特网互联协议);
ICMP协议(InternetControlMessageProtocol,因特网控制报
文协议);
ARP协议(AddressResolutionProtocol,地址解析协议);
RARP协议(ReverseAddressResolutionProtocol,逆地址解析
协议)。
4>重要的设备:路由器。
4)传输层(TransportLayer)
第一个端到端,即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分
段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外,传输层还要处理
端到端的差错控制和流量控制问题。
传输层的任务是根据通信子网的特性,最佳的利用网络资源,为
两个端系统的会话层之间,提供建立、维护和取消传输连接的功能,
负责端到端的'可靠数据传输。在这一层,信息传送的协议数据单元称
为段或报文。
网络层只是根据网络地址将源结点发出的数据包传送到目的结点,
而传输层则负责将数据可靠地传送到相应的端口。
有关网络层的重点:
1>传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠
的传输以及端到端的差错控制和流量控制问题;
2>包含的主要协议:TCP协议(TransmissionControlProtocol,
传输控制协议)、UDP协议(UserDatagramProtocol,用户数据报协
议);
3>重要设备:网关。
5)会话层
会话层管理主机之间的会话进程,即负责建立、管理、终止进程
之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。
6)表示层
表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可
以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、
压缩、格式转换等。
7)应用层
为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。
会话层、表示层和应用层重点:
1>数据传输基本单位为报文;
2>包含的主要协议:FTP(文件传送协议)、Telnet(远程登录协议)、
DNS(域名解析协议)、SMTP(邮件传送协议),POP3协议(邮局协议),
HTTP协议(HyperTextTransferProtocol)。
地址
1)网络地址
IP地址由网络号(包括子网号)和主机号组成,网络地址的主机号为
全0,网络地址代表着整个网络。
2)广播地址
广播地址通常称为直接广播地址,是为了区分受限广播地址。
广播地址与网络地址的主机号正好相反,广播地址中,主机号为
全1。当向某个网络的广播地址发送消息时,该网络内的所有主机都能
收到该广播消息。
3)组播地址
D类地址就是组播地址。
先回忆下A,B,C,D类地址吧:
A类地址以00开头,第一个字节作为网络号,地址范围为:
0.0.0.0~127.255.255.255;
B类地址以10开头,前两个字节作为网络号,地址范围是:
128.0.0.0~191.255.255.255;
C类地址以110开头,前三个字节作为网络号,地址范围是:
192.0.0.0~223.255.255.255。
D类地址以1110开头,地址范围是224.0.0.0~239.255.255.255,
D类地址作为组播地址(一对多的通信);
E类地址以1111开头,地址范围是240.0.0.0~255.255.255.255,
E类地址为保留地址,供以后使用。
注:只有A,B,C有网络号和主机号之分,D类地址和E类地址没
有划分网络号和主机号。
4)255.255.255.255
该IP地址指的是受限的广播地址。受限广播地址与一般广播地址
(直接广播地址)的区别在于,受限广播地址只能用于本地网络,路由器
不会转发以受限广播地址为目的地址的分组;一般广播地址既可在本地
广播,也可跨网段广播。例如:主机192.168.1.1/30上的直接广播数
据包后,另外一个网段192.168.1.5/30也能收到该数据报;若发送受限
广播数据报,则不能收到。
注:一般的广播地址(直接广播地址)能够通过某些路由器(当然不
是所有的路由器),而受限的广播地址不能通过路由器。
5)0.0.0.0
常用于寻找自己的IP地址,例如在我们的RARP,BOOTP和
DHCP协议中,若某个未知IP地址的无盘机想要知道自己的IP地址,
它就以255.255.255.255为目的地址,向本地范围(具体而言是被各个
路由器屏蔽的范围内)的服务器发送IP请求分组。
6)回环地址
127.0.0.0/8被用作回环地址,回环地址表示本机的地址,常用于
对本机的测试,用的最多的是127.0.0.1。
7)A、B、C类私有地址
私有地址(privateaddress)也叫专用地址,它们不会在全球使用,
只具有本地意义。
A类私有地址:10.0.0.0/8,范围是:10.0.0.0~10.255.255.255
B类私有地址:172.16.0.0/12,范围是:
172.16.0.0~172.31.255.255
C类私有地址:192.168.0.0/16,范围是:
192.168.0.0~192.168.255.255
4.子网掩码及网络划分
随着互连网应用的不断扩大,原先的IPv4的弊端也逐渐暴露出来,
即网络号占位太多,而主机号位太少,所以其能提供的主机地址也越
来越稀缺,目前除了使用NAT在企业内部利用保留地址自行分配以外,
通常都对一个高类别的IP地址进行再划分,以形成多个子网,提供给
不同规模的用户群使用。
这里主要是为了在网络分段情况下有效地利用IP地址,通过对主
机号的高位部分取作为子网号,从通常的网络位界限中扩展或压缩子
网掩码,用来创建某类地址的更多子网。但创建更多的子网时,在每
个子网上的可用主机地址数目会比原先减少。
什么是子网掩码?
子网掩码是标志两个IP地址是否同属于一个子网的,也是32位
二进制地址,其每一个为1代表该位是网络位,为0代表主机位。它
和IP地址一样也是使用点式十进制来表示的。如果两个IP地址在子网
掩码的按位与的计算下所得结果相同,即表明它们共属于同一子网中。
在计算子网掩码时,我们要注意IP地址中的保留地址,即“0”
地址和广播地址,它们是指主机地址或网络地址全为“0”或“1”时
的IP地址,它们代表着本网络地址和广播地址,一般是不能被计算在
内的。
子网掩码的计算:
对于无须再划分成子网的IP地址来说,其子网掩码非常简单,即
按照其定义即可写出:如某B类IP地址为10.12.3.0,无须再分割子
网,则该IP地址的子网掩码255.255.0.0。如果它是一个C类地址,
则其子网掩码为255.255.255.0。其它类推,不再详述。下面我们关
键要介绍的是一个IP地址,还需要将其高位主机位再作为划分出的子
网网络号,剩下的是每个子网的主机号,这时该如何进行每个子网的
掩码计算。
下面总结一下有关子网掩码和网络划分常见的面试考题:
1)利用子网数来计算
在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目,以及每个子
网内的所需主机数目。
(1)将子网数目转化为二进制来表示;
如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网:27=11011;
(2)取得该二进制的位数,为N;
该二进制为五位数,N=5
(3)取得该IP地址的类子网掩码,将其主机地址部分的的前N位
置1即得出该IP地址划分子网的子网掩码。
将B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址前5位置1,得到
255.255.248.0
2)利用主机数来计算
如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成若干子网,每个子网内有
主机700台:
(1)将主机数目转化为二进制来表示;
700=1010111100;
(2)如果主机数小于或等于254(注意去掉保留的两个IP地址),则
取得该主机的二进制位数,为N,这里肯定N<8。如果大于254,则
N>8,这就是说主机地址将占据不止8位;
该二进制为十位数,N=10;
(3)使用255.255.255.255来将该类IP地址的主机地址位数全部
置1,然后从后向前的将N位全部置为0,即为子网掩码值。
将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全部置1,得到
255.255.255.255,然后再从后向前将后10位置0,即为:
11111111.11111111.11111100.00000000,即255.255.252.0。这
就是该欲划分成主机为700台的B类IP地址168.195.0.0的子网掩
码。
3)还有一种题型,要你根据每个网络的主机数量进行子网地址的
规划和计算子网掩码。这也可按上述原则进行计算。
比如一个子网有10台主机,那么对于这个子网需要的IP地址是:
10+1+1+1=13
注意:加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址,接着
的两个1分别是指网络地址和广播地址。
因为13小于16(16等于2的4次方),所以主机位为4位。而
256-16=240,所以该子网掩码为255.255.255.240。
如果一个子网有14台主机,不少人常犯的错误是:依然分配具有
16个地址空间的子网,而忘记了给网关分配地址。这样就错误了,因
为14+1+1+1=17,17大于16,所以我们只能分配具有32个地址
(32等于2的5次方)空间的子网。这时子网掩码为:255.255.255.224。
/RARP协议
地址解析协议,即ARP(AddressResolutionProtocol),是根据
IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标
IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机,并接收返回消息,以此
确定目标的物理地址;收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机
ARP缓存中并保留一定时间,下次请求时直接查询ARP缓存以节约资
源。地址解析协议是建立在网络中各个主机互相信任的基础上的,网
络上的主机可以自主发送ARP应答消息,其他主机收到应答报文时不
会检测该报文的真实性就会将其记入本机ARP缓存;由此攻击者就可以
向某一主机发送伪ARP应答报文,使其发送的信息无法到达预期的主
机或到达错误的主机,这就构成了一个ARP欺骗。ARP命令可用于查
询本机ARP缓存中IP地址和MAC地址的对应关系、添加或删除静态
对应关系等。
ARP工作流程举例:
主机A的IP地址为192.168.1.1,MAC地址为0A-11-22-33-44-
01;
主机B的IP地址为192.168.1.2,MAC地址为0A-11-22-33-44-
02;
当主机A要与主机B通信时,地址解析协议可以将主机B的IP地
址(192.168.1.2)解析成主机B的MAC地址,以下为工作流程:
(1)根据主机A上的路由表内容,IP确定用于访问主机B的转发IP
地址是192.168.1.2。然后A主机在自己的本地ARP缓存中检查主机
B的匹配MAC地址。
(2)如果主机A在ARP缓存中没有找到映射,它将询问
192.168.1.2的硬件地址,从而将ARP请求帧广播到本地网络上的所
有主机。源主机A的IP地址和MAC地址都包括在ARP请求中。本地
网络上的每台主机都接收到ARP请求并且检查是否与自己的IP地址匹
配。如果主机发现请求的IP地址与自己的IP地址不匹配,它将丢弃
ARP请求。
(3)主机B确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配,则将
主机A的IP地址和MAC地址映射添加到本地ARP缓存中。
(4)主机B将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回主机A。
(5)当主机A收到从主机B发来的ARP回复消息时,会用主机B
的IP和MAC地址映射更新ARP缓存。本机缓存是有生存期的,生存
期结束后,将再次重复上面的过程。主机B的MAC地址一旦确定,主
机A就能向主机B发送IP通信了。
逆地址解析协议,即RARP,功能和ARP协议相对,其将局域网
中某个主机的物理地址转换为IP地址,比如局域网中有一台主机只知
道物理地址而不知道IP地址,那么可以通过RARP协议发出征求自身
IP地址的广播请求,然后由RARP服务器负责回答。
RARP协议工作流程:
(1)给主机发送一个本地的RARP广播,在此广播包中,声明自己
的MAC地址并且请求任何收到此请求的RARP服务器分配一个IP地
址;
(2)本地网段上的RARP服务器收到此请求后,检查其RARP列表,
查找该MAC地址对应的IP地址;
(3)如果存在,RARP服务器就给源主机发送一个响应数据包并将
此IP地址提供给对方主机使用;
(4)如果不存在,RARP服务器对此不做任何的响应;
(5)源主机收到从RARP服务器的响应信息,就利用得到的IP地址
进行通讯;如果一直没有收到RARP服务器的响应信息,表示初始化失
败。
6.路由选择协议
常见的路由选择协议有:RIP协议、OSPF协议。
RIP协议:底层是贝尔曼福特算法,它选择路由的度量标准
(metric)是跳数,最大跳数是15跳,如果大于15跳,它就会丢弃数
据包。
OSPF协议:OpenShortestPathFirst开放式最短路径优先,底
层是迪杰斯特拉算法,是链路状态路由选择协议,它选择路由的度量
标准是带宽,延迟。
/IP协议
TCP/IP协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的
基础,由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。通俗而言:TCP
负责发现传输的问题,一有问题就发出信号,要求重新传输,直到所
有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备
规定一个地址。
IP层接收由更低层(网络接口层例如以太网设备驱动程序)发来的数
据包,并把该数据包发送到更高层---TCP或UDP层;相反,IP层也把
从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠
的,因为IP并没有做任何事情来确认数据包是否按顺序发送的或者有
没有被破坏,IP数据包中含有发送它的主机的地址(源地址)和接收它的
主机的地址(目的地址)。
TCP是面向连接的通信协议,通过三次握手建立连接,通讯完成
时要拆除连接,由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯。
TCP提供的是一种可靠的数据流服务,采用“带重传的肯定确认”技
术来实现传输的可靠性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进
行流量控制,所谓窗口实际表示接收能力,用以限制发送方的发送速
度。
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