第十一章计算机网络
第十一章计算机网络
1.网络设备
| 网络设备 | 具体 | 广播域 | 冲突域 |
|---|---|---|---|
| 物理层 | 中继器、集线器（多端口的中继器） | × | × |
| 数据链路层 | 网桥、交换机（多端口的网桥） | × | √ |
| 网络层 | 路由器 | √ | √ |
| 应用层 | 网关 |
- 广播通信范围是指发送一条广播信息时能够接收到该信息的所有接收方范围；而冲突区域则指的是在同一范围内只有一个发送方能够发送消息。
- 在物理层设备中（如集线器），每个端口都属于独立的广播区域与冲突区域；而在交换机中，则是每个端口都独立构成自己的广播区域，并同时拥有自己的冲突区域。
2.集线器不可以起到自动寻址的作用。
2.协议簇
| ISO/OSI模型 | TCP/IP协议 | TCP/IP模型 |
|---|---|---|
| 应用层 | FTP、Telnet、SMTP、NFS、SNMP | 应用层 |
| 表示层 | 文件传输协议、远程登陆协议、电子邮件协议、网络文件服务协议、网络管理协议 | 应用层 |
| 会话层 | FTP、Telnet、SMTP、NFS、SNMP | 应用层 |
| 传输层 | TCP、UDP | 传输层 |
| 网络层 | IP、ICMP、ARP、RARP | 网际层 |
| 数据链路层 | CSMA/CD | 网络接口层 |
| 物理层 | TokingRing | 硬件层 |
所有带T的除了TFTP其他都是TCP，所有不带T的除了POP3其他都是UDP
ICMP主要用于传输与通信相关的消息。例如，在数据报无法成功送达目的站的情况下或因路由器的缓存容量有限等情况时，ICMP会通过IP数据报来传递相关信息，并不能提供可靠的提交保证。
TCP和UDP均位于IP层之上。其中TCP是一种面向连接并具可靠性保障的通信协议，在建立数据传输通道时需经历三次握手过程；而UDP则是一种无连接、不可靠但开销较小的数据通信方案。在这一框架下（即IP层），负责实施差错检测与修复、流量速率控制以及拥塞管理等核心功能的是其他各层协议之间的协作机制；特别地，在缺乏对目的系统的预先准备好接收数据的情况下即行发送信息的技术术语下，则被视为无确定目的的数据发送行为
3.TCP协议（传输控制协议）
提供了一个稳定可靠的基于连接且全双工的数据传输服务。该服务包括以下功能：连接管理、差错检测与重传机制以及相关的流量控制和拥塞管理策略。其中流量控制采用了可变大小滑动窗口协议。为了建立一个稳定的连接关系，默认情况下需要执行三次三阶段握手流程。
4.UDP协议（用户数据报协议）
该协议不具备可靠性和连通性的特点，并能实现应用程序进程间的通信功能。其错误检测能力相对较为简单，并具备端口地址转换功能。当网络环境非常稳定时，则可采用该协议。视频通话（即VoIP）常运行于基于UDP的环境中，并因允许多数据丢失而得以广泛应用。因此，在支持数据丢弃的情况下使用UDP更为合适。
5.127.0.0.1是本地回传地址，在网络不通的情况下，在无法建立网络连接的情况下，则采用默认使用的主机IP地址为127.0.0.1来进行测试编写好的网络应用程序
6.OSI/RM模型中第1至3层主要承担通信功能，通常被称为通信网络层；第4层为传输层，并负责连接上三层和下三层；第5至7层则被称为资源网络层。TCP则对应于会话层面。
7.电子邮件服务（SMTP和POP3）
该系统采用客户端/服务器架构（Client/Serve架构）。用于发送电子邮件的服务器通常采用SMTP协议（Simple Mail Transfer Protocol）。该协议明确了电子邮件的信息结构及其传递处理流程。它是专门设计用于文本交流的网络协议。其局限性在于无法有效传输非ASCII字符文件以及非文本文档附件。通过扩展邮件附件类型并提供隐私保护功能，MIME与PEM方案共同弥补了SMTP在传输多语言文件及附加文件方面的不足。
SMTP主要用于发送邮件；POP3不仅用于接收邮件还可以用于文件传输，并且每次传输都是完整的邮件内容而不会部分传送。
SMTP主要用于发送邮件；POP3不仅用于接收邮件还可以用于文件传输，并且每次传输都是完整的邮件内容而不会部分传送。
SMTP和POP3均是利用TCP端口，SMTP所用端口号是25，POP3所用端口号是110。
8.FTP（文件传输协议）数据端口号为20，控制端口号为21。
ARP（地址解析协议）负责将IP地址映射为对应的MAC地址（物理层使用的唯一标识符）。该协议的核心功能是建立网络设备与物理设备之间的连接；而RARP（反向地址解析协议）则负责将MAC地址重新转换回相应的IP地址。这种机制在局域网内部通信中尤为重要
在ARP流程中,首先通过ARP高速缓存查找目标端口的IP地址.若发现存在目标端口的IP地址,则可以直接使用对应的物理介质访问该端口.若快速定位失败,则需要向网络层发送一个 ARP 请求报文.网络层接收此请求后,若发现有某个主机具有与当前请求目的站相同的IP地址,则该主机将返回一个 ARP 应答报文.该应答采用单播方式传输至对应的目标MAC地址,完成IP与MAC地址间的转换.
10.DHCP（动态主机配置协议）
DHCP协议的功能主要体现在集中式管理与自动分配IP功能，在该网络环境中实现动态获取。通过提供关键服务器的相关信息如IP地址、Gateway地址和DNS服务器地址等数据，并最终实现了对这些资源的有效利用。
dhcp客户端可通过dhcp服务器获取本机ip地址,dns服务提供商,dhcp服务提供商以及默认网络接口的相关信息。
在DHCP信息租用出现故障时自动分配给客户机的IP地址为169.254.X.X，在这种情况下Windows系统会将其标记为无效地址（Windows无效地址：169.254.X.X），而Linux系统对应的无效地址则为0.0.0.0
2.URL和浏览器
协议名称由主机IP地址及多个点分隔的部分组成，在此之后为子类域标识符、文件夹路径及网页文档
以下表格对应域名后缀和域名分类(国家什么的叫顶级域)
导航栏以及网页资源如/sign/welcome，在地址栏中输入www.abc.com按照HTTP协议
2.浏览器
当在浏览器地址栏输入一个正确的网址后（随后），该主机将首先查看本地hosts文件（以获取相关记录信息）。随后按照以下顺序进行域名查询：首先是位于本地hosts文件中的记录信息……接着是位于本地DNS缓存中的相关数据……然后依次类推至根域名服务器
当主域名服务器处理完一个域名请求时（其中一条就是DNS查询本身），它会按照以下顺序进行查找：首先查看本地缓存；接着查看本地hosts文件；随后访问本地数据库；最后才会转而向转发域名服务器发送请求。
（3）浏览器开启无痕浏览模式后，下载文件依然会被保存下来。
HTTP一次请求过程如下：
- 用户在Web浏览器中输入特定的URL地址后按回车键。
- Web客户端向DNS服务提供方提交待解析的目标主机名请求。
- 通过三次互换信息的确认对话，在目标服务器上建立基于TCP/IP协议标准的双向通信连接。
- 浏览器发起HTTP数据传输请求。
- 服务器接收该请求后将网页数据解码并返回给客户端系统。
- 最终接收端解码后获得完整的HTML标记语言文件。
- 首先断开刚刚建立的TCP连接通道；
- 其次，在接收端解码完成后，在网页源代码中定位所需的资源位置，并通过调用JavaScript或CSS脚本机制将其加载到内存中。
3.ip地址和子网掩码
网络中的主机通过IP地址实现唯一标识。由4组8位二进制数组成的IP地址具有32位长度，在实际应用中通常以点分号分隔的十进制度量（如：A），其中十进制形式便于人机交互使用；而其内部则直接以8位一组的形式展示（如：B）。每个域名对应唯一的IP地址，在信息交换过程中系统会自动将其转换为对应的IP地址以便定位该设备。
2.IP地址分为5类（A、B、C、D、E）
A类地址采用一个字节（共8位）来标识网络部分，并规定其最高有效位设为0用于区分；其中网络号部分取值范围是0至127；而主机部分由后接的3个字节组成（共24位）。因此，在计算有效的私有IPv4地址数量时，则需要从所有可能的情况中排除两种特殊情况：即网络号全部为零的情况对应本地机IP；以及全部设置为一的情况对应广播机IP。因此总共有2^{8}种网络配置选择；而在每个特定网络下，则存在2^{8} \times 2^{8} \times 2^{8}个可能的主机编号；但实际有效的私有IPv4地址数量则需扣除上述两种极端情况下的无效赋值：即总共有 ( ( ( 8 bits ) ^ { ( ( ( network number ) + ( host number ) ) } ) - 两个特殊赋值 )) 种合法分配方式。
B类网络采用双字节编码方式表示IP地址，在前一个字节中固定设置第^{(最高)}位作为标识字段；其中后一个字节则用于表示主机部分的具体数值。具体而言，在B类网络中可用的IP数量等于2^{^{(}}^{(})}¹⁶−²个；而整个段落内可容纳的所有可用IP数量则等于该段落内的所有可能组合数目。
（3）C类地址由三个字节组成（即共8 \times 3 = 24位），其中高位连续三位二进制数"110"用于标识该网络特性；网络部分占据二进制表示中的第5至第3位；末尾的一个字节用于机器自己的主机编号；有效的IP数量等于2^8-2；C类IP是最普遍使用的Internet IP类别。
（4）D类地址识别头为1110用于组播（路由器的修改），网络号224-239。
（5）E类地址识别头为11111为实验保留，网络号240-255。
3.子网掩码
（1）在子网掩码中，1代表该字段包含全部或部分网络地址信息；而0则标识主机的本地地址位置。例如，在C类IP地址中使用的子网掩码是将所有网络部分设置为1（如255.255.255），而主机部分则全部设置为0（如第32-47位）。当我们在子网掩码后添加‘/’符号时，则会标明具体有多少个连续的1值以及对应的网络位数。
（2）分割一个网络为多个子网时，则需采用子网掩码指定的一部分主机编号作为该子网的网络地址；合并多个子网则需采用这些子网掩码指定的一部分网络地址作为新大 subnet 的主机编号。
只有当网络地址相同时才属于同一个子网；只有当网络地址相同时才能与路由表中的各项匹配。
（4）默认网关一般与IP地址属于同一个子网即网络地址相同。
ep：例如将168.195.0.0划分为27个子网，子网掩码为多少？
答：此IP地址属于B类。网络地址共占用了前缀长度为前缀长度=主机号位数+子网划分后的总位数=前缀长度=主机号位数+子网划分后的总位数=前缀长度=主机号位数+子网划分后的总位数=前缀长度=主机号位数+子网划分后的总位数（此处应更正题目中的表述）。为了将该B类IP划分为27个子网需对原有IP掩码进行调整需对原有IP掩码进行调整需对原有IP掩码进行调整：因所需 subnet数量 N = 27 则对应的 subnet所需的 subnet数量 N = 27 则对应的 subnet所需的 subnet所需的 subnet所需的 subnet所需的 subnet所需的 subnet所需的 subnet所需的 subnet所需的 subnet所需的subnet所需subnet所需subnet所需subnet所需subnet所需subnet所需subnet所需subnet所需subnet所需subnet所需subnet所需subnet所需subnet所需subnet所需subnet所需subnet所需subnet所需求的是将现有 IP 的 host bits 增加到足以支持最多 27 子网的数量即新增 host bits 数量 = ⌈log₂(N)⌉ = ⌈log₂(27)⌉ = 5 bits 因此需从 network mask 中移除 (32 - (host bits + new host bits)) = (32 - (8 + 5)) = 9 bits 因此新的 network mask 应设为前缀长度=(8 + 9)bits 即新的 network mask 应设为前缀长度=(8 +9)=new network mask 的值即新的 network mask 应设为此处应更正题目中的表述。
ep：一个B类地址的子网掩码为255.255.224.0则该网络被划分为了多少个子网？
B类IP地址的网络部分为C_{\text{IP}} = 7F.FF（即C_{\text{IP}} = (7F).(FF).(FF).(FF)），而其主机部分H_{\text{IP}}均为H_{\text{IP}} = (7F).(FF).(FF).(FF)；在本题中则将B类IP地址的子网掩码下3位主机号转换为其相应的网络号部分。计算得出结果是8，则表明该网络总共被划分为8个不同的子网。
碰到有关计算子网掩码的问题时（即需要划分一定数量的子网的情况），首先要确定题目地址的默认子网掩码。
4.IPV6
IPv6拥有长达128位的地址空间，相比之下IPv4仅有32位因此IPv6能够表示的数量级远超IPv4。其地址空间等于2^{128}
4.无线网络
蓝牙的覆盖范围是最小的，通信距离也是最小的。
5.windows命令
| windows命令 | 作用 |
|---|---|
| ipconfig/release | DHCP客户端手工释放IP地址 |
| ipconfig/flushdns | 刷新清除本地DNS缓存内容 |
| ipconfig/displaydns | 显示本地DNS内容 |
| ipconfig/registerdns | DNS客户端手工向服务器进行注册 |
| ipconfig/all | 显示所有网络适配器的完整TCP/IP配置信息，包括DHCP服务是否已启动 |
| ipconfig/renew | DHCP客户端手工向服务器刷新请求（重新申请IP地址） |
| ipconfig | 显示所有网络适配器的IP地址、子网掩码和缺省网关值 |
| netstat-r | 显示核心路由表（netstat用于显示网络相关信息） |
| arp-a | 查看ARP高速缓存中的内容 |
常用Ping命令来测试网络连通性。通过Ping命令执行网络检测时遵循由近及远的顺序：首先是 ping127.0.0.1（本地回送地址），接着是 ping 本地IP地址；再次为 ping 默认网关；最后则是 ping 远端主机。
Windows配置管理工具msconfig；域名解析工具nslookup主要用于获取互联网域名信息并排查DNS服务器故障；Tracert作为路由跟踪软件旨在确定IP数据包经过的具体路径；netstat命令提供了一种深入分析TCP/IP网络运行状态的方法。
6.路由
当Windows服务器接收一个IP数据包时，首先确定主机路由（通过IP地址掩码255.255.255.255），接着识别网络路由（包括直连连接和远程连接）。如果上述这些查找均不成功，则最终将确认默认Routing（通过本地接口可达的所有网络）。
如果网络设备接收到由不同路由协议分发过来的关于某个目标的不同路由，则需要评估每个路由所拥有的管理距离，并选择来自管理距离较小的那个源提供的路径信息。
静态路由从不会主动更新其Routing信息；传统固定Routing路径（Avanmic）通常不会根据实时Network变化自动调整其路径；随机性分布型（半动态）Routing可视为传统固定路径的一种优化形式；自适应（Dynamic）Routing能够根据实时获取的Network拓扑和性能数据动态调整其路径选择
4.该类通信规则基于特定算法实现路径优化；其中动态类型则可分为基于距离向量的路由器和基于链路状态的信息传输系统；这些规则赋予数据包自主决定传输路径的权利；不同路由器间可借助 routing protocol 交换网络图景信息以更新本地配置。
7.HTML
| HTML语言标签(外面加<>) | 具体作用 |
|---|---|
| a | 定义锚或超链接 |
| b | 定义粗体字 |
| body | 定义文档主体 |
| button | 定义按钮 |
| center | 定义居中文本 |
| col | 定义表格中一个或多个属性列的值 |
| font | 定义文字的字体、尺寸和颜色 |
| form | 定义供用户输入的HTML表单 |
| frame | 定义框架集的窗口或框架 |
| HTML语言标签(外面加<>) | 具体作用 |
|---|---|
| h1 | 定义HTML标题 |
| hr | 定义水平线或分割线 |
| html | 定义HTML文档 |
| p | 定义段落 |
| img | 定义图像 |
| script | 定义客户端脚本 |
| strong | 强调文本 |
| td | 定义表格中的单元 |
| table | 定义表格 |
| HTML语言标签(外面加<>) | 具体作用 |
|---|---|
| title | 定义文档的标题 |
| tr | 定义表格中的行 |
| alink | 定义超链接正在被鼠标点击的颜色 |
| vlink | 用于定义定义超链接被鼠标点击后所显示的颜色 |
| background | 用于设置背景图片的URL |
| bgcolor | 用于设置文档整体背景颜色 |
| I | 定义斜体字 |
| mailto | 定义一个指向电子邮件地址的超级连接 |
| align | 定义对齐方式 |
| HTML语言标签(外面加<>) | 具体作用 |
|---|---|
| margin | 定义单元格外边距 |
| padding | 定义单元格内边距 |
| div | 盒子模型，包容一切 |
| 用作注释不参与代码运行 | |
| html | 用于表示网页代码的起始和终止 |
采用CSS样式语言在DIV元素中构建HTML页面；通过HTML内置的style属性实现；通过@import指令引入外部CSS资源；借助HTML链接标签加载外部样式表等方法可实现对文档元素的格式化样式设置。
8.补充
在Linux系统中, 仅有一个特殊字符符号用于表示根目录, 在操作过程中调整文件权限设置通常采用chmod命令
2.当本地 DNS 服务器发生故障或网络连接中断时，可能导致本机无法解析指定域上的域名。但若误将本机 DNS 服务器设置错误，则同样会导致无法解析指定域上的域名。尽管如此，在此情况下仍可通过 IP 地址访问相关网站。
3.ADSL上网拨号方式有3种：专线方式（静态IP）、PPPoA和PPPoE。