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Jan 29, 2024
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ISO/OSI 七层模型、TCP/IP 模型；静态路由原理、动态路由原理；对等与非对等网络通信原理；默认子网掩码、子网掩码划分、可变长子网掩码划分；传输层网络协议、网络传输介质、局域网传输技术 。
Day1 互联网模型（二）包括：ISO/SOI七层模型、路由器基本原理、静态路由原理、动态路由原理。
- 119.ISO/OSI七层各层功能
- 第七层——应用层：为用户提供服务，给用户一个操作界面
- 第六层——表示层：为数据提供表示、加密、压缩
- 第五层——会话层：确定数据是否需要进行网络传递
- 第四层——传输层：对报文进行分组和组装、提供传输协议的选择、端口封装、差错校验
- 第三层——网络层：IP地址编址、路由选择
- 第二层——数据链路层：MAC地址编址、MAC地址寻址、差错校验
- 第一层——物理层：数据实际传输、电气特性定义
- 120.压缩
- Windows中压缩为单一步骤
- Linux中压缩分为打包和压缩两条命令
- 121.加密# 通常通过第三方软件
- 对称加密
- 缺点① 加密和解密密码一致，容易泄露；② 加密位数较低（128—256bit），容易被破解 # .zip加密为128位，.rar加密为256位
- 非对称加密
- 优点① 加密和解密密码可以不一致；② 加密位数1024位起（即目前无法破解）
- 缺点专业技能，相对复杂
- 原理
- 通过PGP工具，每个用户输入密码生成一对公钥和私钥，加密文件时通过公钥。访问文件时通过各自的密码和私钥进行访问。不同用户可以共享公钥文件，在加密文件时加入其他用户公钥，可使拥有对应私钥和密码的用户访问文件。# Linux加密工具为GPG
- Windows自带加密# 不建议使用，加密位置较浅，解密位置较深，对不同用户访问设置加密，重装系统后文件失效
- 122.传输层协议# 必须选择其中之一
- TCPTransmission Control Protocol，传输控制协议——可靠的、面向连接的传输协议。
- 优点可靠、准确
- 缺点慢、消耗资源
- UDPUser Datagram Protocol，用户数据报协议——不可靠的、面向无连接的传输协议。
- 优点快
- 缺点不可靠
- 123.端口
- 从底层向应用层传输数据的通道。
- 端口号在2^16=65535内，源端口一般在≥10000随机分配，服务完成后释放。
- 124.路由器通信基本原理
- 路由器基本功能用于不同逻辑网段通信，分割广播域。
- 拓扑图电脑A —— 路由器R1——路由器R2——路由器R3 —— 电脑B
- a. 电脑A封装数据
- SIP：A（已知）源IP地址 # 管理员输入
- DIP：B （局域网获取：询问/查询；公网获取：DNS服务）目标IP地址
- b. 路由器R1、R2、R3查询IP传递数据查询本机路由表
- c. 电脑B接收数据
- 路由器查询未知IP地址方式查询本机路由表——网段→IP
- 直连网段不需要特殊配置，给直连网卡设置IP地址的同时，直连网段路径就写入了路由表。
- 非直连网段
- a. 静态路由由管理员手工配置路由路径
- 优点不消耗路由器CPU资源，转发效率最高
- 缺点容易出错、修复复杂，适合小型网络和不经常变化的网络
- 路由表# 由管理员在路由表输入
- b. 动态路由由路由器运算生成路由路径
- 优点路由器CPU运算，配置相对简单，不容易出错。
- 缺点动态路由协议种类众多，适合不同场景，学习成本高
- 路由表# 由管理员配置对外声明直连网段↓，路由器“学习”运算建立路由表路由器R1：（直连1.0、2.0）3.0 → R2-14.0 → R2-1路由器R2：（直连2.0、3.0）1.0 → R1-24.0 → R3-1路由器R3：（直连3.0、4.0）2.0 → R2-21.0 → R2-2# 每增加一个新的路由改变网络环境，仅需人工配置新增服务器，路由器自行学习生成新路由表
Day2 互联网模型（三）包括：TCP/IP 模型、对等与非对等网络通信原理。
- 125.TCP/IP模型# 真实使用模型，出现在上世纪70年代
- TCP/IP四层模型应用层传输层网络层网络接口层
- TCP/IP五层模型应用层传输层网络层数据链路层物理层
- ISO/OSI七层模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层
- 126.TCP/IP协议族组成
- 应用层
- HTTP超文本传输协议
- FTP文件传输协议
- TFTP简单文件传输协议，用于交换机和路由器重装系统
- SMTP简单邮件传输协议
- SNMP简单网络管理协议，用于服务器监控 # 监控集群中被监控机和监控机之间的协议，传输层协议为UDP协议
- DNS域名系统
- 传输层
- TCP传输控制协议
- UDP用户数据报协议
- 网络层
- ICMP互联网控制消息协议，用于互联网探测# 常用命令：ping、tracert、traceroute（Linux）ping命令只能知道基本判断——即网络是否通畅；tracert命令为一个一个路由路径向前ping，能返回更详细信息，方便故障排查
- IGMP互联网组管理协议
- IP网际协议
- ARP地址解析协议，IP——→MAC，分层存在分歧，现确定为网络层协议——能抓到数据包分析# ARP命令（Windows）：arp -a 查看ARP缓存表； arp -d 清除ARP缓存
- RARP反向地址解析协议，MAC——→IP，分层存在分歧
- 数据链路层
- PPP点对点协议
- PPPOE点对点拨号协议
- 127.模型分层对应网络设备应用层——计算机；传输层——防火墙；网络层——路由器；数据传输层——交换机；物理层——网卡接口。
- 128.性能windows管理工具的一种。功能和任务管理器有部分重叠，用作健康监控。计算机健康监控遵循70/90原则，即内存占比不超过70%、CPU占比不超过90%，此计算机无死机风险。
- 129.服务windows管理工具的一种。用于管理开机启动和自启动服务的。服务状态：指此服务在当前系统下是否启动。# 启动启动类型：指此服务在下次开机之后会不会自动随开机启动而启动。分为自动（无需人为手动开启）、禁用（不启动）和手动（windows中独有，开机服务不启动，有其他服务调用此服务时不经管理员许可开启）# 自启动
- 130.防火墙防火墙为传输层设备，数据是应用层的。软防火墙能够看懂数据包中数据，可以理解为打补丁。防火墙可以保护应用层服务的原因是因为数据接收时是自下而上的，而端口和防火墙均处于传输层。
- 131.私有IP延缓IPv4资源枯竭的两个技术之一，思路为“开源”。
- 特点（优点）可重复、不要钱。
- 范围10.0.0.0————10.255.255.255 172.16.0.0————172.31.255.255 192.168.0.0————192.168.255.255
- 132.网关# 只要跳出当前网段，必须指定网关
- 网关是一个路由器
- 网关是默认路由
- 网关有NAT功能# 并非所有网关路由器支持，非对等网络通信时网关必须支持
- 133.对等网络通信原理私有——私有、公有——公有
- 拓扑图电脑A——交换机S1——路由器R1——路由器R2——交换机S2——电脑B
- a. 电脑A封装数据
- Sport：10001# 随机端口，已知
- Dport：80# 使用者告知
- SIP：A# 已知
- DIP：B# 分两种情况：局域网：查询或询问；公网：DNS服务
- SMAC：A# 已知
- DMAC：R1-1# 默认网关：由人指定；ARP协议
- b. 交换机S1传递数据
- 查看数据链路层包头——DMAC：R1-1①查询本机MAC地址表；②泛洪。未拆数据链路层包头
- c. 路由器R1传递数据# MAC地址在同一逻辑网段生效，数据传输过程中IP永不变，每经过一次路由重新计算一次MAC。
- 查看数据链路层包头——SMAC：A，DMAC：R1-1解开数据链路层包头
- 查看网络层包头——SIP：A，DIP：B查询本机路由表，未拆网络层包头
- 重新封装数据链路层包头——SMAC：R1-2，DMAC：R2-1
- d. 路由器R2传递数据
- 查看数据链路层包头——SMAC：R1-2，DMAC：R2-1解开数据链路层包头
- 查看网络层包头——SIP：A，DIP：B查询本机路由表，未拆网络层包头
- 重新封装数据链路层包头——SMAC：R2-2，DMAC：B
- e. 交换机S2传递数据
- 查看数据链路层包头——DMAC：B查询本机MAC地址表；②泛洪。未拆数据链路层包头
- f. 电脑B接收数据# 数据接收时在数据链路层确认DMAC之后仍需在网络层确认DIP，因为可能同一IP对应不同MAC。
- DMAC：B
- SMAC：A
- DIP：B
- SIP：A
- Dport：80
- Sport：10001
- 134.非对等网络通信原理私有—→公有
- 拓扑图电脑A、电脑B——交换机S1——路由器R1（默认网关）—— 公网
- 电脑A、B封装数据① SIP：A（私有IP）、DIP：公网IP（百度）；② SIP：B（私有Ip）、DIP：公网IP（腾讯）。
- 网关篡改源IP、传递数据① SIP：R1（网关公有IP）、DIP：公网IP（百度）；② SIP：R1（网关公有IP）、DIP：公网IP（腾讯）。
- 135.NAT功能Network Address Translation，即网络地址转换功能。# 现使用技术其实为PAT技术，即靠不同端口区分内网IP；原NAT技术为靠不同公网IP区分内网IP，已被PAT技术取代。因使用习惯仍旧称呼为NAT功能。
- NAT表（原始地址——端口）网关篡改源IP为网关公网IP，将数据传递给目标公网IP。在NAT表中记录各个原始地址（即修改的源IP）对应不同端口，以便将对应回传数据正确传递。之后释放端口。# 路由器为网络层设备，端口为传输层，识别端口是因为打入补丁。
- 缺点、优点缺点：慢；优点：私有IP可以连通公网，大大节省IPv4地址不足的问题。
- 案例解析
- Q. 局域网内真实机能上公网，为什么？虚拟机NAT模式能ping通局域网内其它电脑，这是为什么？局域网内其他电脑ping不通虚拟机，这是为什么？拓扑图：虚拟机a——真实机A——交换机S1——网关R1——公网；真实机B——交换机S1——网关R1——公网A. 真实机能上公网是通过网关R1的NAT功能实现的；虚拟机NAT模式能上公网和ping通局域网内其他电脑是通过将真实机当作NAT网关实现的；局域网内其它电脑ping不通虚拟机是因为NAT默认单向转换。
- 特性
- NAT网络 默认 是单向的即NAT网络默认单向转换（指只篡改源IP），默认只能从内网访问外网。# 更强大的路由器提供篡改目标IP的功能（可选）
- NAT网络可以多层包裹e.g. 虚拟机——真实机——学校局域网——小区局域网——公网
- NAT网络可以被穿透即NAT网络不“一定”是单向的，外网在特点情况下可以穿透进内网。
- 穿透技术使用条件：① 对外IP必须是公网IP；② 网关必须具备VPN功能。
- SSH隧道（Linux）/端口映射（Windows）、VPN（虚拟专线）原理为支持篡改目标IP
- 利用中转服务器e.g. 花生壳、向日葵、QQ远程协助
Day3 网络通信协议包括：底层协议、默认子网掩码、子网掩码划分、可变长子网掩码划分。
- 136.MAC地址每个MAC地址48位，由6个十六进制数组成，总数2^48个，是IP地址总数的2^16倍。# ISO规定MAC地址的前24位为厂家代码，后24位为序列号。
- 137.IP协议网络层协议
- IP协议包头每个IP地址32位，由4个十进制数组成。总数2^32个。IP地址包头中可选项的设计现在是缺点。
- IP地址分类
- A类 ——→ 二进制位以0开头0000 0001 . 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 —— 1 . 0 . 0 . 00111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 —— 126 . 255 . 255 . 255# 排除去0网段，127.0.0.1网段作为本地回环地址
- B类 ——→ 二进制位以10开头1000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 —— 128 . 0 . 0 . 01011 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 —— 191 . 255 . 255 . 255
- C类 ——→ 二进制位以110开头1100 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 —— 192 . 0 . 0 . 01101 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 —— 223 . 255 . 255 . 255
- D类 ——→ 二进制位以1110开头（组播IP）1110 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 —— 224 . 0 . 0 . 01110 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111——239 . 255 . 255 . 255
- E类 ——→ 二进制位以1111开头（保留）1111 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 —— 240 . 0 . 0 . 01111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 —— 255 . 255 . 255 . 255
- 私有IP地址
- 10.0.0.0——10.255.255.255 → A类
- 172.16.0.0——172.31.255.255 → B类
- 192.168.0.0——192.168.255.255 → C类
- 网络地址和主机地址# 在默认情况下，网段数太少，主机数太多（多到都无法正常使用）
- A类前8位为网络地址，后24位为主机地址网段数：2^7 - 2 = 126主机数：2^24 - 2 = 16777214
- B类前16位为网络地址，后16位为主机地址网段数：2^14 = 16384主机数：2^16 - 2 = 65534
- C类前24位为网络地址，后8位为主机地址网段数：2^21 = 2097152主机数：2^8 - 2 = 254
- 138.子网掩码延缓IPv4资源枯竭的两个技术之一，思路为“节流”。
- 默认子网掩码
- A类：255.0.0.01111 1111 . 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000
- B类：255.255.0.01111 1111 . 1111 1111 . 0000 0000 . 0000 0000
- C类：255.255.255.01111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 0000 0000
- 子网掩码划分
- 目的根本目的——节约IP地址# 把完整网段划分成小网段，提高IP地址利用率。
- 原则子网掩码必须和IP地址同时出现，否则没有意义
- 作用和子网掩码1对应的IP地址，代表网络地址；和子网掩码0对应的IP地址，代表主机地址
- 可用标准子网掩码中只要1是连续的，就是合理子网掩码
- 子网掩码计算公式
- 网络地址：把IP地址和子网掩码的二进制，按位进行逻辑与运算
- 广播地址：有效子网掩码中，有几个0，就把IP地址的后几位换位1
- 子网个数：有效子网掩码中，有几个1，子网数就是2的几次方
- 主机个数：有效子网掩码中，有几个0，主机数就是2的几次方减2
- Day4 包括：
- Day5 包括：