計算機網絡基礎

（公衆號：幽蘭出谷）《計算機網絡基礎》書評： 計算機網絡規劃與設計知識點匯總 一、計算機網絡基礎 1.1掌握OSI以及TCP/IP模型及相應工作層次 1.2奈奎斯特定理：若信道帶寬爲W，則最大碼元速率爲B=2W（Baud）， 數據速率R與碼元種類數N之間的關係如下：R=Blog2N 香農定理：C=Wlog2（1+S/N）。注意分貝dB和S/N 的轉換：dB=10log10（S/N）。 1.3差分曼徹斯特編碼：一種雙相碼，和曼徹斯特編碼不同的是，這種碼元中間的電平轉換邊只作爲定時信號，不表示數據。數據的表示在於每一位開始處是否有電平轉換，有電平轉換表示“0”，無電平轉換表示“1”。差分曼徹斯特編碼用在令牌環網中。 1.4海明碼：如果對於m位的數據增加k位冗餘位，則組成n=m+k位的糾錯碼。對於2m個有效碼字中的每一個，都有n個無效但可以糾錯的碼字。這些可糾錯的碼字與有效碼字的距離是1，含單個錯誤位。這樣，對於一個有效的消息總共有n+1個可識別的碼字。這n+1個碼字相對於其他2m-1個有效消息的距離都大於1.這意味着總共有2m（n+1）個有效的或者可糾錯的碼字。顯然，這個數應<=碼字的所有可能個數，即2n.於是，有2m（n+1）<=2n 因爲n=m+k，得出m+k+1<=2k 1.5 HDLC的幀類型：信息幀（I）、管理幀（S）、無編號幀（U） 1.6 CSMA/CD協議： 最短數據幀長（bit）/數據傳輸速率（bps）>= 2*任意兩點間的最長距離（m）/信號傳播速度（200m/us） 1.7千兆以太網 IEEE 802.3z標準： 1000Base-SX：最大段長550m，多模 1000Base-LX：最大段長5000m，單模或者多模 1000Base-CX：最大段長25m，屏蔽雙絞線 IEEE802.3ab標準： 1000Base-T：最大段長100m，5類無屏蔽雙絞線 1.8虛擬局域網VLAN 靜態VLAN、基於MAC地址的劃分、基於網絡協議的分類。掌握Access、Trunk、Hybrid三種鏈路類型的區別、以及VLAN的配置。 1.9虛擬網關路由協議VRRP VRRP爲IP網絡提供了容錯和增強的路由選擇功能。注意VRRP的配置、心跳線、負載均衡。掌握VRRP路由器和虛擬路由器的概念。一個VRRP組中有且只有一臺出於主控角色的路由器。 1.10 IEEE802.11的體系結構 數據鏈路層：上層爲LLC，下層爲MAC 1.11無線局域網 三種無線加密方式，分別是WEP、WPA/WPA2、WPA-PSK/WPA2-PSK； 上網認證方式有三種：MAC地址認證、Portal認證、802.1x認證； WIFI工作在2.4GHz的時候，這個頻段被劃分爲14個交疊的錯列的22MHz的無線載波信道，相鄰信道中心頻率間隔爲5MHz，我國可以使用（1、6、11）這組不擾的信道來進行無線覆蓋。 AP通過三層網絡連接時的註冊流程使用option43方式。 二、網絡互聯與互聯網 2.1網絡互聯設備 網絡互聯設備是網絡傳輸中相互連接的硬件設備，包括中繼器、網橋（交換機）、路由器、網關和無線接入點（AP）等。 網關是最複雜的網絡互聯設備，它用於連接網絡層之上執行不同協議的子網，組成異構型的因特網。網關是一種充當轉換重任的計算機系統或設備。 2.2 IP地址與子網劃分 掌握A、B、C、D類IP地址的範圍，子網劃分的方法。 A類8位：1.0.0.0到127.255.25255 B類16位：128.0.0.0到191.255.255.255 C類24位：192.0.0.0到223.255.255.255 D類組播地址：224.0.0.0到239.255.255.255 E類保留地址：240.0.0.0到255.255.255.255 2.3 IPv6 三種基本地址類型：單播、多播、任播 IPv6地址自動配置：有狀態地址自動配置、無狀態地址自動配置 2.4 RIP RIP規定一條路徑上最多隻能包含15個路由器。因此，距離爲16會認爲不可達，所以只適合於小型網絡。每隔30秒發整張路由表的副表給鄰居路由器。RIP協議路由環路問題的解決方法有最大度量值、水平分隔、路由中毒、反向下毒、保持時間、觸發更新。 注意：RPv1和v2版本的區別，RIPv1是有類別路由協議，它只支持以廣播方式發佈協議報文。RIPv1的協議報文無法攜帶掩碼信息，它只能識別A、B、C類這樣的標準分類網段的路由，RIPv2是一種無類別路由協議。使用224.0.0.9的組播地址。支持MD5認證。 2.5 OSPF OSPF協議的工作流程： 尋找鄰居，SPF路由器週期性（默認10秒）的從其啓動OSPF協議的每一個接口以組播地址224.0.0.5發送HELLO包； 建立鄰接關係：只有建立了可靠鄰接關係的路由器才相互傳遞鏈路狀態信息； 鏈路狀態信息傳遞：建立鄰接關係的OSPF路由器之間將交互LSA； 計算路由：各路由器將根據LSDB的信息用SPF算法獨立計算出路由。 OSPF區域類型：主幹區域、末梢區域、完全末梢區域、非完全末梢區域的概念。 OSPF的選路原則： 第一步： （1）域內路由優於域間路由 （2）域間路由優於外部路由 （3）OE1的路由優於OE2的路由 第二步：在類型相同的情況下，Cost越小越優先； 第三步如果路由類型和鏈路開銷都一樣，那麼這兩條路由就形成等價路由。 OSPF靜默端口：爲了使OSPF的路由信息不被其他路由器獲得，可以禁止接口發送OSPF報文。接口被禁止發送協議報文後，這個接口就叫做靜默接口或者被動接口。 2.6 IS-IS和BGP BGP-4共使用四種報文：打開（Open）、更新（Update）、保活（Keepalive）、通知（Notification） 2.7 NAT和IP組播 NAT的兩種應用：（1）動態地址翻譯；（2）m：1翻譯 IPv4的D類地址是組播地址，用作一個組的標識符，其地址範圍是224.0.0.0~239.255.255.255。按照約定，D類地址被劃分爲3類： 224.0.0.0~224.0.0.255：保留地址，用於路由協議或其他下層拓撲發現協議以及維護管理協議等， 224.0.0.1代表本地子網中的所有主機， 224.0.0.2代表本地子網中的所有路由器， 224.0.0.5代表所有OSPF路由器， 224.0.0.9代表所有RIP2路由器， 224.0.0.12代表DHCP服務器或中繼代理， 224.0.0.13代表所有支持PIM的路由器等 224.0.1.0~238.255.255.255：用於全球範圍的組播地址分配，可以把這個範圍的D類地址動態地分配給一個組播組，當一個組播會話停止時，其地址被收回，以後還可以分配給新出現的組播組。 239.0.0.0~239.255.255.255：在管理權限範圍內使用的組播地址，限制了組播的範圍，可以在本地子網中作爲組播地址使用。 2.8 IPQoS技術 IETF集成服務工作組根據服務質量的不同，把Internet服務分成了3種類型：（1）保證質量服務；（2）控制負載的服務；（3）盡力而爲的服務。 2.9 軟件定義網絡SDN （1）實現：路由器不再分散地各自執行路由算法而生成轉發表，而是將本地鏈路狀態信息通過控制器代理上傳至一個集中式的遠程控制器； （2）體系結構：網絡控制應用程序包含着各種基於SDN的網絡應用，用戶無須關心底層細節就可以編程、部署新應用； （3）接口具有開放性； （4）控制平面和數據平面交互、廣義轉發。 2.10 TCP三次握手協議 連接請求： （1）SYN=1，序號=X （2）SYN=1，ACK=1，序號=Y，確認序號=X+1 （3）ACK=1，序號=X+1，確認序號=Y+1 背誦記憶常見TCP與UDP端口號以及對應協議。 21：ftp–文件傳輸協議（FTP）端口 22：ssh–安全 Shell（SSH）服務 23：telnet–Telnet 服務 25：smtp–簡單郵件傳輸協議（SMTP） 53：dns–域名服務 69：tftp–小文件傳輸協議 80：http–超文本傳輸協議 109：pop2–郵局協議版本2 110：pop3–郵局協議版本3 161：snmp–簡單網絡管理協議 179：bgp–邊界網絡協議 213：ipx–互聯網絡分組交換協議 443：https–安全超文本傳輸協議 2.11 SDH STS03、0C-3、STM-1：155.520Mbps 三、網絡規劃與設計 3.1網絡規劃設計五步驟 （1）需求分析：收集需求需要考慮：業務需求；用戶需求；應用需求；計算機平臺需求；網絡需求。 （2）現有網絡系統分析（通信規範分析）。 （3）確定網絡邏輯結構。輸出：IP地址方案；安全方案；具體的軟硬件、廣域網連接設備和基本的服務；招聘和培訓網絡員工的具體說明；對軟硬件、服務、員工和培訓的費用的初步估計。 （4）確定網絡物理結構。輸出：網絡物理結構圖和佈線方案；設備和部件的詳細列表清單；軟硬件和安裝費用的估算；安裝日程表，詳細說明服務的時間以及期限安裝後的測試計劃；用戶的培訓計劃。 （5）安裝和維護 3.2 層次化網絡設計模型 核心層（高速運轉）、匯聚層（ACL）、接入層（終端接入） 3.3 扁平化大二層網絡模型 （1）服務器虛擬化；（2）隧道技術；（3）跨數據中心 3.4 通信規範分析 （1）對等通信；（2）客戶機-服務器通信模式；（3）瀏覽器-服務器通信模式；（4）分佈式計算通信模式 3.5 邏輯網絡設計 單核心、雙核心、環型、層次局域網 3.6 網絡安全設計 （1）安全域劃分 （2）邊界安全策略 （3）路由交換設備安全配置 （4）防火牆安全配置 （5）網閘安全配置 （6）入侵檢測安全配置 （7）抗DDoS攻擊安全配置 （8）虛擬專用網（VPN）功能要求 （9）流量管理部署與功能要求 （10）網絡監控與審計部署與功能要求 （11）訪問控制部署與功能要求 3.7 邏輯網絡設計 3.8 物理網絡設計 綜合佈線系統包含6個子系統：工作區子系統、水平佈線子系統、管理子系統、垂直幹線子系統、設備間子系統和建築羣幹線子系統。 3.9 網絡故障排查 從物理層開始，往更高層次逐層排查。 四、網絡資源設備 4.1服務器相關技術 SMP（一種並行技術），集羣技術 4.2網絡存儲系統 SATA硬盤：低成本解決方案；SAS硬盤：高成本解決方案 4.3獨立磁盤冗餘陣列RAID 明確塊、深度、條帶等概念。DAS（直連方式存儲，無獨立存儲操作系統，分散式數據存儲模式）、NAS（網絡附加存儲，有獨立存儲操作系統，集中式數據存儲模式）、SAN（存儲局域網，分爲IP-SAN和FC-SAN）。 分佈式存儲系統。 4.4雲計算和虛擬化 雲計算的三種服務類型：基礎設施即服務（IaaS）、平臺即服務（PaaS）、軟件即服務（SaaS） 4.5備份系統 常見的數據備份系統主要有Host-Based、LAN-Based和基於SAN結構的LAN-Free、LAN Server-Free等多種結構。 Host-Based：傳統的數據備份結構，該結構中磁帶庫直接接在服務器上，而且只爲該服務器提供數據備份服務。 LAN-Based：數據的傳輸是以網絡爲基礎的，其中配置一臺服務器作爲備份服務器，由它負責整個系統的備份操作。 LAN-Free：它採用一種全新的體系結構，將磁帶庫和磁盤陣列各自作爲獨立的光纖節點，多臺主機共享磁帶庫備份時，數據流不再經過網絡而直接從磁盤陣列傳到磁帶庫內，是一種無需佔用網絡帶寬（LAN-Free）的解決方案。 LAN Server-Free：它的核心是在SAN的交換層實現數據的複製工作，這樣備份數據不僅無需經過網絡，而且也不必經過應用服務器的總線，完全保證了網絡和應用服務器的高效運行。 五、網絡安全 5.1安全管理策略 （1）物理安全策略：一是自然災害、物理損壞和設備故障；二是電磁輻射、乘虛而入、痕跡泄露等；三是操作失誤、意外疏漏等。 （2）網絡安全策略：訪問控制、權限設置 （3）系統安全策略：強制安全策略和自主安全策略。A級是當前橙皮書的最高級別，它包括了一個嚴格的設計、控制和驗證過程該級別包含了較低級別的所有特性。黑客對系統的攻擊和計算機病毒是系統安全的兩大威脅，對於網絡操作系統的安全管理，系統安裝完後，應該給予指定的系統管理員與Supervisor/Admin等同的管理權限，獲取對操作系統有訪問權的用戶，給予註冊、登記，授予對系統訪問的賬戶和口令，定期做好操作系統和應用程序的備份，對系統在運行過程中發生的錯誤做出詳細的記錄和歸檔，認真細緻地分析每天的日誌，對系統進行事後審計、監督和跟蹤，建立操作系統所有資料的使用管理機制，及時做好系統版本的升級、打補丁、防病毒和系統的加固。 （4）數據加密策略：主要包括連接保密、選擇字段保密、信息流保密。 （5）信息安全組織管理策略：管理層主要負責團隊的日常工作、內外部信息資產、財務和工作人員的管理。 5.2安全管理制度 （1）網絡建設方案文檔； （2）機房管理制度文檔； （3）各類人員職責分工； （4）安全保密規定文檔； （5）網絡安全方案； （6）安全策略文檔； （7）口令管理制度； （8）系統操作規程； （9）應急響應方案； （10）用戶授權管理； （11）安全防護記錄； 5.3網絡攻擊分類 （1）被動攻擊：竊聽；流量分析。 （2）主動攻擊：假冒、重放、拒絕服務、數據泄露。 （3）內部人員攻擊。 5.4網絡安全體系 八種安全機制對應五種安全服務： 公證機制、路由控制機制、業務流填充機制、認證機制、數據完整性機制、訪問控制機制、數字簽名機制、加密機制。 認證（鑑別）服務、訪問控制服務、數據保密性服務、數據完整性服務、抗否認性服務。 5.5網絡攻擊 ARP欺騙攻擊防禦：綁定MAC和IP、ARP防火牆； DNS欺騙攻擊防禦：入侵檢測、DNS SEC； DHCP欺騙防禦：DHCPSnooping； 拒絕服務攻擊防禦：定期檢查服務器漏洞、部署CDN、關閉不必要的服務或端口、利用網絡安全設備（防火牆、流量清洗設備、IPS、WAF）來加固網絡的安全性； SQL注入攻擊防禦：使用參數化的過濾性語句、使用專業的漏洞掃描工具、使用IPS、WAF等設備； XSS（遠程命令執行）防禦：驗證所有輸入數據，對所有輸出數據進行適當的編碼，也可以部署一些專用的WEB防護設備、IPS設備。 5.6 IDS與IPS原理及對比 5.7 VPN 5.8加密和數字簽名 5.9 SSL協議 主要包括記錄、警告和握手協議。握手協議位於記錄協議之上。 5.10 SET協議 交易流程：持卡人註冊、商家註冊、購買請求、付款授權、付款結算。 六、標準化和軟件知識產權 6.1常見法律法規 《中華人民共和國網絡安全法》2017年6月1日施行； 《中華人民共和國密碼法》2020年1月1日施行 《中華人民共和國數據安全法》2021年9月1日施行 《中華人民共和國個人信息保護法》2021年11月1日施行