1、網絡模型算法
OSI,TCP/IP,五層協議的體系結構,以及各層協議瀏覽器
OSI分層(7層):物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。安全
TCP/IP分層(4層):網絡接口層、 網際層、運輸層、 應用層。服務器
五層協議(5層):物理層、數據鏈路層、網絡層、運輸層、 應用層。網絡
物理層:RJ4五、CLOCK、IEEE802.3 (中繼器,集線器,網關)分佈式
數據鏈路:PPP、FR、HDLC、VLAN、MAC (網橋,交換機)性能
網絡層:IP、ICMP、ARP、RARP、OSPF、IPX、RIP、IGRP、 (路由器)學習
傳輸層:TCP、UDP、SPX 測試
會話層:NFS、SQL、NETBIOS、RPC 加密
表示層:JPEG、MPEG、ASII
應用層:FTP、DNS、Telnet、SMTP、HTTP、WWW、NFS
物理層:經過媒介傳輸比特,肯定機械及電氣規範(比特Bit)
數據鏈路層:將比特組裝成幀和點到點的傳遞(幀Frame)
網絡層:負責數據包從源到宿的傳遞和網際互連(包PackeT)
傳輸層:提供端到端的可靠報文傳遞和錯誤恢復(段Segment)
會話層:創建、管理和終止會話(會話協議數據單元SPDU)
表示層:對數據進行翻譯、加密和壓縮(表示協議數據單元PPDU)
應用層:容許訪問OSI環境的手段(應用協議數據單元APDU)
答:電路交換:公共電話網(PSTN網)和移動網(包括GSM和CDMA網) 採用的都是電路交換技術,它的基本特色是採用面向鏈接的方式,在雙方進行通訊以前,須要爲通訊雙方分配一條具備固定寬帶的通訊電路,通訊雙方在通訊過程當中 一直佔用所分配的資源,直到通訊結束,而且在電路的創建和釋放過程當中都須要利用相關的信令協議。這種方式的優勢是在通訊過程當中能夠保證爲用戶提供足夠的帶 寬,而且實時性強,時延小,交換設備成本低,但同時帶來的缺點是網絡帶寬利用率不高,一旦電路被創建無論通訊雙方是否處於通話狀態分配的電路一直被佔用。鏈接創建——數據傳輸——釋放連接
報文交換:報文交換和分組交換相似,也採用存儲轉發機制,但報文交換是以報文做爲傳送單元,因爲報文長度差別很大,長報文可能致使很大的時延,而且對每一個節 點來講緩衝區的分配也比較困難,爲了知足各類長度報文的須要而且達到高效的目的,節點須要分配不一樣大小的緩衝區,不然就有可能形成數據傳送的失敗。在實際 應用中報文交換主要用於傳輸報文較短,實時性要求較低的通訊業務,如公用電報網,報文交換比分組交換出現的要早一些,分組交換是在報文交換的基礎上,將報 文分割成分組進行傳輸,在傳輸時延和傳輸效率上進行了平衡。另一個缺點是出錯時,整個報文都將重傳。
分組交換:電路交換技術主要適用於傳送話音相關的業務,這種網絡交換方式對於數據業務而言,有着很大的侷限性。首先是數據通訊具備較強的突發性,峯值比特率 和平均比特率相差較大,若是採用電路交換技術,若按峯值比特率分配電路帶寬會形成資源的極大浪費,若是按平均比特率分配帶寬,則會形成數據的大量丟失,其 次是和語音業務比較,數據業務對時延沒有嚴格的要求,可是須要進行無差錯的傳輸,而語音信號能夠有必定程序的失真但實時性要高。分組交換技術就是針對數據 通訊業務的特色而提出的一種交換方式,它的基本特色是面向無鏈接而採用存儲轉發的方式,將須要傳送的數據按照必定長度分割成許多小段數據,並在數據以前增 加相應的用於對數據進行選路和校驗等功能的頭部字段,做爲數據傳送的基本單元,即分組。採用分組交換技術,在通訊以前不須要創建鏈接,每一個節點首先將前一 節點送來的分組收下並保存在緩衝區中,而後根據分組頭部中的地址信息選擇適當的鏈路將其發送至下一個節點,這樣在通訊過程當中能夠根據用戶的要求和網絡的能 力來動態分配帶寬。分組交換比電路交換的電路利用率高,但時延較大。分組轉發的帶來的問題:帶來排隊時延以及增長頭部帶來的開銷。
答:(1)VLAN只是局域網提供給用戶的一種服務,而並非一種新的局域網絡。VLAN限制了接收廣播消息的工做站數,使得網絡不會因傳播過多的廣播信息(即廣播風暴)而引發性能惡化。
(2)劃分VLAN的方法:基於端口;基於MAC地址;基於IP地址。
(3)VLAN的幀格式
目的地址(6字節) |
源地址(6字節) |
VLAN標記(代表該站是屬於哪一個VLAN的) |
類型(2字節) |
數據(46——1500字節) |
FCS(4字節)
|
A類地址:以0開頭, 第一個字節範圍:0~127(1.0.0.0 - 126.255.255.255);
B類地址:以10開頭, 第一個字節範圍:128~191(128.0.0.0 - 191.255.255.255);
C類地址:以110開頭, 第一個字節範圍:192~223(192.0.0.0 - 223.255.255.255);
10.0.0.0—10.255.255.255, 172.16.0.0—172.31.255.255, 192.168.0.0—192.168.255.255。(Internet上保留地址用於內部)
IP地址與子網掩碼相與獲得主機號
(1)網絡地址
IP地址由網絡號(包括子網號)和主機號組成,網絡地址的主機號爲全0,網絡地址表明着整個網絡。
(2)廣播地址
廣播地址一般稱爲直接廣播地址,是爲了區分受限廣播地址。
廣播地址與網絡地址的主機號正好相反,廣播地址中,主機號爲全1。當向某個網絡的廣播地址發送消息時,該網絡內的全部主機都能收到該廣播消息。
(3)組播地址
D類地址就是組播地址。
先回憶下A,B,C,D類地址吧
A類地址以00開頭,第一個字節做爲網絡號,地址範圍爲:0.0.0.0~127.255.255.255;
B類地址以10開頭,前兩個字節做爲網絡號,地址範圍是:128.0.0.0~191.255.255.255;
C類地址以110開頭,前三個字節做爲網絡號,地址範圍是:192.0.0.0~223.255.255.255。
D類地址以1110開頭,地址範圍是224.0.0.0~239.255.255.255,D類地址做爲組播地址(一對多的通訊);
E類地址以1111開頭,地址範圍是240.0.0.0~255.255.255.255,E類地址爲保留地址,供之後使用。
Notice:只有A,B,C有網絡號和主機號之分,D類地址和E類地址沒有劃分網絡號和主機號。
(4)255.255.255.255
該IP地址指的是受限的廣播地址。受限廣播地址與通常廣播地址(直接廣播地址)的區別在於,受限廣播地址之只能用於本地網絡,路由器不會轉發以受限廣播地址爲目的地址的分組;通常廣播地址既可在本地廣播,也可跨網段廣播。例如:主機192.168.1.1/30上的直接廣播數據包後,另一個網段192.168.1.5/30也能收到該數據報;若發送受限廣播數據報,則不能收到。
Notice:通常的廣播地址(直接廣播地址)可以經過某些路由器(固然不是全部的路由器),而受限的廣播地址不能經過路由器。
(5)0.0.0.0
經常使用於尋找本身的IP地址,例如在咱們的RARP,BOOTP和DHCP協議中,若某個未知IP地址的無盤機想要知道本身的IP地址,它就以255.255.255.255爲目的地址,向本地範圍(具體而言是被各個路由器屏蔽的範圍內)的服務器發送IP請求分組。
(6)迴環地址
127.0.0.0/8被用做迴環地址,迴環地址表示本機的地址,經常使用於對本機的測試,用的最多的是127.0.0.1。
(7)A、B、C類私有地址
私有地址(private address)也叫專用地址,它們不會在全球使用,只具備本地意義。
A類私有地址:10.0.0.0/8,範圍是:10.0.0.0~10.255.255.255
B類私有地址:172.16.0.0/12,範圍是:172.16.0.0~172.31.255.255
C類私有地址:192.168.0.0/16,範圍是:192.168.0.0~192.168.255.255
當DNS客戶機須要在程序中使用名稱時,它會查詢DNS服務器來解析該名稱。客戶機發送的每條查詢信息包括三條信息:包括:指定的DNS域名,指定的查詢類型,DNS域名的指定類別。基於UDP服務,端口53. 該應用通常不直接爲用戶使用,而是爲其餘應用服務,如HTTP,SMTP等在其中須要完成主機名到IP地址的轉換。
一、客戶端瀏覽器經過DNS解析到www.baidu.com的IP地址220.181.27.48,經過這個IP地址找到客戶端到服務器的路徑。客戶端瀏覽器發起一個HTTP會話到220.161.27.48,而後經過TCP進行封裝數據包,輸入到網絡層。
二、在客戶端的傳輸層,把HTTP會話請求分紅報文段,添加源和目的端口,如服務器使用80端口監聽客戶端的請求,客戶端由系統隨機選擇一個端口如5000,與服務器進行交換,服務器把相應的請求返回給客戶端的5000端口。而後使用IP層的IP地址查找目的端。
三、客戶端的網絡層不用關係應用層或者傳輸層的東西,主要作的是經過查找路由表肯定如何到達服務器,期間可能通過多個路由器,這些都是由路由器來完成的工做,我不做過多的描述,無非就是經過查找路由表決定經過那個路徑到達服務器。
四、客戶端的鏈路層,包經過鏈路層發送到路由器,經過鄰居協議查找給定IP地址的MAC地址,而後發送ARP請求查找目的地址,若是獲得迴應後就可使用ARP的請求應答交換的IP數據包如今就能夠傳輸了,而後發送IP數據包到達服務器的地址。
GET:請求讀取由URL所標誌的信息。
POST:給服務器添加信息(如註釋)。
PUT:在給定的URL下存儲一個文檔。
DELETE:刪除給定的URL所標誌的資源。
1:首先,每一個主機都會在本身的ARP緩衝區中創建一個ARP列表,以表示IP地址和MAC地址之間的對應關係。
2:當源主機要發送數據時,首先檢查ARP列表中是否有對應IP地址的目的主機的MAC地址,若是有,則直接發送數據,若是沒有,就向本網段的全部主機發送ARP數據包,該數據包包括的內容有:源主機 IP地址,源主機MAC地址,目的主機的IP 地址。
3:當本網絡的全部主機收到該ARP數據包時,首先檢查數據包中的IP地址是不是本身的IP地址,若是不是,則忽略該數據包,若是是,則首先從數據包中取出源主機的IP和MAC地址寫入到ARP列表中,若是已經存在,則覆蓋,而後將本身的MAC地址寫入ARP響應包中,告訴源主機本身是它想要找的MAC地址。
4:源主機收到ARP響應包後。將目的主機的IP和MAC地址寫入ARP列表,並利用此信息發送數據。若是源主機一直沒有收到ARP響應數據包,表示ARP查詢失敗。
廣播發送ARP請求,單播發送ARP響應。
常見的路由選擇協議有:RIP協議、OSPF協議。
RIP協議 :
底層是貝爾曼福特算法,它選擇路由的度量標準(metric)是跳數,最大跳數是15跳,若是大於15跳,它就會丟棄數據包。
OSPF協議 :
底層是迪傑斯特拉算法,是鏈路狀態路由選擇協議,它選擇路由的度量標準是帶寬,延遲。
ICMP協議: 因特網控制報文協議。它是TCP/IP協議族的一個子協議,用於在IP主機、路由器之間傳遞控制消息。
TFTP協議: 是TCP/IP協議族中的一個用來在客戶機與服務器之間進行簡單文件傳輸的協議,提供不復雜、開銷不大的文件傳輸服務。
HTTP協議: 超文本傳輸協議,是一個屬於應用層的面向對象的協議,因爲其簡捷、快速的方式,適用於分佈式超媒體信息系統。
DHCP協議: 動態主機配置協議,是一種讓系統得以鏈接到網絡上,並獲取所須要的配置參數手段。
NAT協議:網絡地址轉換屬接入廣域網(WAN)技術,是一種將私有(保留)地址轉化爲合法IP地址的轉換技術,
DHCP協議:一個局域網的網絡協議,使用UDP協議工做,用途:給內部網絡或網絡服務供應商自動分配IP地址,給用戶或者內部網絡管理員做爲對全部計算機做中央管理的手段。
RARP是逆地址解析協議,做用是完成硬件地址到IP地址的映射,主要用於無盤工做站,由於給無盤工做站配置的IP地址不能保存。工做流程:在網絡中配置一臺RARP服務器,裏面保存着IP地址和MAC地址的映射關係,當無盤工做站啓動後,就封裝一個RARP數據包,裏面有其MAC地址,而後廣播到網絡上去,當服務器收到請求包後,就查找對應的MAC地址的IP地址裝入響應報文中發回給請求者。由於須要廣播請求報文,所以RARP只能用於具備廣播能力的網絡。
三次握手:
第一次握手:客戶端發送syn包(syn=x)到服務器,並進入SYN_SEND狀態,等待服務器確認;
第二次握手:服務器收到syn包,必須確認客戶的SYN(ack=x+1),同時本身也發送一個SYN包(syn=y),即SYN+ACK包,此時服務器進入SYN_RECV狀態;
第三次握手:客戶端收到服務器的SYN+ACK包,向服務器發送確認包ACK(ack=y+1),此包發送完畢,客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態,完成三次握手。
握手過程當中傳送的包裏不包含數據,三次握手完畢後,客戶端與服務器才正式開始傳送數據。理想狀態下,TCP鏈接一旦創建,在通訊雙方中的任何一方主動關閉鏈接以前,TCP 鏈接都將被一直保持下去。
四次握手:
與創建鏈接的"三次握手"相似,斷開一個TCP鏈接則須要"四次握手"。
第一次揮手:主動關閉方發送一個FIN,用來關閉主動方到被動關閉方的數據傳送,也就是主動關閉方告訴被動關閉方:我已經不 會再給你發數據了(固然,在fin包以前發送出去的數據,若是沒有收到對應的ack確認報文,主動關閉方依然會重發這些數據),可是,此時主動關閉方還可 以接受數據。
第二次揮手:被動關閉方收到FIN包後,發送一個ACK給對方,確認序號爲收到序號+1(與SYN相同,一個FIN佔用一個序號)。
第三次揮手:被動關閉方發送一個FIN,用來關閉被動關閉方到主動關閉方的數據傳送,也就是告訴主動關閉方,個人數據也發送完了,不會再給你發數據了。
第四次揮手:主動關閉方收到FIN後,發送一個ACK給被動關閉方,確認序號爲收到序號+1,至此,完成四次揮手。
答:創建鏈接的過程是利用客戶服務器模式,假設主機A爲客戶端,主機B爲服務器端。
(1)TCP的三次握手過程:主機A向B發送鏈接請求;主機B對收到的主機A的報文段進行確認;主機A再次對主機B的確認進行確認。
(2)採用三次握手是爲了防止失效的鏈接請求報文段忽然又傳送到主機B,於是產生錯誤。失效的鏈接請求報文段是指:主機A發出的鏈接請求沒有收到主機B的確認,因而通過一段時間後,主機A又從新向主機B發送鏈接請求,且創建成功,順序完成數據傳輸。考慮這樣一種特殊狀況,主機A第一次發送的鏈接請求並無丟失,而是由於網絡節點致使延遲達到主機B,主機B覺得是主機A又發起的新鏈接,因而主機B贊成鏈接,並向主機A發回確認,可是此時主機A根本不會理會,主機B就一直在等待主機A發送數據,致使主機B的資源浪費。
(3)採用兩次握手不行,緣由就是上面說的實效的鏈接請求的特殊狀況。
TCP的可靠性是經過順序編號和確認(ACK)來實現的。
TCP提供面向鏈接的、可靠的數據流傳輸,而UDP提供的是非面向鏈接的、不可靠的數據流傳輸。
TCP傳輸單位稱爲TCP報文段,UDP傳輸單位稱爲用戶數據報。
TCP注重數據安全性,UDP數據傳輸快,由於不須要鏈接等待,少了許多操做,可是其安全性卻通常。
面向鏈接的服務,通訊雙方在進行通訊以前,要先在雙方創建起一個完整的能夠彼此溝通的通道,在通訊過程當中,整個鏈接的狀況一直能夠被實時地監控和管理。
非面向鏈接的服務,不須要預先創建一個聯絡兩個通訊節點的鏈接,須要通訊的時候,發送節點就能夠往網絡上發送信息,讓信息自主地在網絡上去傳,通常在傳輸的過程當中再也不加以監控。
TCP對應的協議:
(1) FTP:定義了文件傳輸協議,使用21端口。
(2) Telnet:一種用於遠程登錄的端口,使用23端口,用戶能夠以本身的身份遠程鏈接到計算機上,可提供基於DOS模式下的通訊服務。
(3) SMTP:郵件傳送協議,用於發送郵件。服務器開放的是25號端口。
(4) POP3:它是和SMTP對應,POP3用於接收郵件。POP3協議所用的是110端口。
(5)HTTP:是從Web服務器傳輸超文本到本地瀏覽器的傳送協議。
UDP對應的協議:
(1) DNS:用於域名解析服務,將域名地址轉換爲IP地址。DNS用的是53號端口。
(2) SNMP:簡單網絡管理協議,使用161號端口,是用來管理網絡設備的。因爲網絡設備不少,無鏈接的服務就體現出其優點。
(3) TFTP(Trival File Tran敏感詞er Protocal),簡單文件傳輸協議,該協議在熟知端口69上使用UDP服務。
IP數據報由首部 和數據 兩部分組成。首部由固定部分和可選部分 組成。首部的固定部分有 20 字節。可選部分的長度變化範圍爲1——40字節。固定部分的字段:
字段名 |
位數(bit) |
字段名 |
位數 |
版本 |
4 Ipv4 |
首部長度 |
4(表示的最大數爲15個單位,一個單位表示4字節) |
服務類型 |
8 之前不多用 |
總長度 |
16 (首部和數據部分的總長度,所以數據報的最大長度爲65535字節,即64KB,可是因爲鏈路層的MAC都有必定的最大傳輸單元,所以IP數據報的長度通常都不會有理論上的那麼大,若是超出了MAC的最大單元就會進行分片) |
標識 |
16 (相同的標識使得分片後的數據報片能正確的重裝成原來的數據報) |
標誌 |
3 (最低位MF=1表示後面還有分片,MF=0表示這是若干個數據報片的最後一箇中間位DF=0才容許分片) |
片偏移 |
片偏移指出較長的分組在分片後,某片在原分組中的相對位置,都是8字節的偏移位置 |
生存時間 |
數據報在網絡中的生存時間,指最多通過路由器的跳數 |
協議 |
8 (指出該數據報攜帶的數據是何種協議,以使得目的主機的IP層知道應將數據部分上交給哪一個處理程序)如ICMP=1 IGMP=2 TCP=6 EGP=8 IGP=9 UDP=17 Ipv6=41 OSPF=89 |
首部校驗和 |
這個部分只校驗首部,不包括數據部分,計算方法:將首部劃分爲多個16位的部分,而後每一個16位部分取反,而後計算和,再將和取反放到首部校驗和。接收方收到後按一樣的方法劃分,取反,求和,在取反,若是結果爲零,則接收,不然就丟棄 |
源地址 |
32 |
目的地址 |
32 |
一個TCP報文段分爲首部和數據兩部分。首部由固定部分和選項部分組成,固定部分是20字節。TCP首部的最大長度爲60。首部固定部分字段:
用戶數據報UDP由首部和數據部分組成。首部只有8個字節,由4個字段組成,每一個字段都是兩個字節。
字段名 |
字節 |
字段名 |
字節 |
源端口 |
2 |
目的端口 |
2 |
長度 |
2 |
檢驗和 |
2 (檢驗首部和數據,加12字節的僞首部) |
源IP地(4) |
目的IP地(4) |
0 (1) |
17(1) 表明這是UDP |
UDP長(2) |
前導碼 |
前定界符 |
目的地址 |
源目的地址 |
長度字段 |
數據字段 |
校驗字段 |
7B |
1B |
6B |
6B |
2B |
46-1500 |
4B |
瞭解交換機、路由器、網關的概念,並知道各自的用途
物理層 :中繼器(Repeater,也叫放大器),集線器。
數據鏈路層 :網橋,交換機。
網絡層 :路由器。
網關 :網絡層以上的設備。
在計算機網絡系統中,交換機是針對共享工做模式的弱點而推出的。交換機擁有一條高帶寬的背部總線和內部交換矩陣。交換機的全部的端口都掛接在這條背部總線上,當控制電路收到數據包之後,處理端口會查找內存中的地址對照表以肯定目的MAC(網卡的硬件地址)的NIC(網卡)掛接在哪一個端口上,經過內部交換矩陣迅速將數據包傳送到目的端口。目的MAC若不存在,交換機才廣播到全部的端口,接收端口迴應後交換機會"學習"新的地址,並把它添加入內部地址表中。
交換機工做於OSI參考模型的第二層,即數據鏈路層。交換機內部的CPU會在每一個端口成功鏈接時,經過ARP協議學習它的MAC地址,保存成一張 ARP表。在從此的通信中,發往該MAC地址的數據包將僅送往其對應的端口,而不是全部的端口。所以,交換機可用於劃分數據鏈路層廣播,即衝突域;但它不能劃分網絡層廣播,即廣播域。
交換機被普遍應用於二層網絡交換,俗稱"二層交換機"。
交換機的種類有:二層交換機、三層交換機、四層交換機、七層交換機分別工做在OSI七層模型中的第二層、第三層、第四層盒第七層,並所以而得名。
路由器(Router)是一種計算機網絡設備,提供了路由與轉送兩種重要機制,能夠決定數據包歷來源端到目的端所通過的路由路徑(host到host之間的傳輸路徑),這個過程稱爲路由;將路由器輸入端的數據包移送至適當的路由器輸出端(在路由器內部進行),這稱爲轉送。路由工做在OSI模型的第三層——即網絡層,例如網際協議。
路由器的一個做用是連通不一樣的網絡,另外一個做用是選擇信息傳送的線路。 路由器與交換器的差異,路由器是屬於OSI第三層的產品,交換器是OSI第二層的產品(這裏特指二層交換機)。
網關(Gateway),網關顧名思義就是鏈接兩個網絡的設備,區別於路由器(因爲歷史的緣由,許多有關TCP/IP 的文獻曾經把網絡層使用的路由器(Router)稱爲網關,在今天不少局域網採用都是路由來接入網絡,所以如今一般指的網關就是路由器的IP),常常在家庭中或者小型企業網絡中使用,用於鏈接局域網和Internet。 網關也常常指把一種協議轉成另外一種協議的設備,好比語音網關。
在傳統TCP/IP術語中,網絡設備只分紅兩種,一種爲網關(gateway),另外一種爲主機(host)。網關能在網絡間轉遞數據包,但主機不能轉送數據包。在主機(又稱終端系統,end system)中,數據包需通過TCP/IP四層協議處理,可是在網關(又稱中介系統,intermediate system)只須要到達網際層(Internet layer),決定路徑以後就能夠轉送。在當時,網關(gateway)與路由器(router)尚未區別。
在現代網絡術語中,網關(gateway)與路由器(router)的定義不一樣。網關(gateway)能在不一樣協議間移動數據,而路由器(router)是在不一樣網絡間移動數據,至關於傳統所說的IP網關(IP gateway)。
網關是鏈接兩個網絡的設備,對於語音網關來講,他能夠鏈接PSTN網絡和以太網,這就至關於VOIP,把不一樣電話中的模擬信號經過網關而轉換成數字信號,並且加入協議再去傳輸。在到了接收端的時候再經過網關還原成模擬的電話信號,最後才能在電話機上聽到。
對於以太網中的網關只能轉發三層以上數據包,這一點和路由是同樣的。而不一樣的是網關中並無路由表,他只能按照預先設定的不一樣網段來進行轉發。網關最重要的一點就是端口映射,子網內用戶在外網看來只是外網的IP地址對應着不一樣的端口,這樣看來就會保護子網內的用戶。