计算机网络基础

（公众号：幽兰出谷）《计算机网络基础》书评： 计算机网络规划与设计知识点汇总 一、计算机网络基础 1.1掌握OSI以及TCP/IP模型及相应工作层次 1.2奈奎斯特定理：若信道带宽为W，则最大码元速率为B=2W（Baud）， 数据速率R与码元种类数N之间的关系如下：R=Blog2N 香农定理：C=Wlog2（1+S/N）。注意分贝dB和S/N 的转换：dB=10log10（S/N）。 1.3差分曼彻斯特编码：一种双相码，和曼彻斯特编码不同的是，这种码元中间的电平转换边只作为定时信号，不表示数据。数据的表示在于每一位开始处是否有电平转换，有电平转换表示“0”，无电平转换表示“1”。差分曼彻斯特编码用在令牌环网中。 1.4海明码：如果对于m位的数据增加k位冗余位，则组成n=m+k位的纠错码。对于2m个有效码字中的每一个，都有n个无效但可以纠错的码字。这些可纠错的码字与有效码字的距离是1，含单个错误位。这样，对于一个有效的消息总共有n+1个可识别的码字。这n+1个码字相对于其他2m-1个有效消息的距离都大于1.这意味着总共有2m（n+1）个有效的或者可纠错的码字。显然，这个数应<=码字的所有可能个数，即2n.于是，有2m（n+1）<=2n 因为n=m+k，得出m+k+1<=2k 1.5 HDLC的帧类型：信息帧（I）、管理帧（S）、无编号帧（U） 1.6 CSMA/CD协议： 最短数据帧长（bit）/数据传输速率（bps）>= 2*任意两点间的最长距离（m）/信号传播速度（200m/us） 1.7千兆以太网 IEEE 802.3z标准： 1000Base-SX：最大段长550m，多模 1000Base-LX：最大段长5000m，单模或者多模 1000Base-CX：最大段长25m，屏蔽双绞线 IEEE802.3ab标准： 1000Base-T：最大段长100m，5类无屏蔽双绞线 1.8虚拟局域网VLAN 静态VLAN、基于MAC地址的划分、基于网络协议的分类。掌握Access、Trunk、Hybrid三种链路类型的区别、以及VLAN的配置。 1.9虚拟网关路由协议VRRP VRRP为IP网络提供了容错和增强的路由选择功能。注意VRRP的配置、心跳线、负载均衡。掌握VRRP路由器和虚拟路由器的概念。一个VRRP组中有且只有一台出于主控角色的路由器。 1.10 IEEE802.11的体系结构 数据链路层：上层为LLC，下层为MAC 1.11无线局域网 三种无线加密方式，分别是WEP、WPA/WPA2、WPA-PSK/WPA2-PSK； 上网认证方式有三种：MAC地址认证、Portal认证、802.1x认证； WIFI工作在2.4GHz的时候，这个频段被划分为14个交叠的错列的22MHz的无线载波信道，相邻信道中心频率间隔为5MHz，我国可以使用（1、6、11）这组不扰的信道来进行无线覆盖。 AP通过三层网络连接时的注册流程使用option43方式。 二、网络互联与互联网 2.1网络互联设备 网络互联设备是网络传输中相互连接的硬件设备，包括中继器、网桥（交换机）、路由器、网关和无线接入点（AP）等。 网关是最复杂的网络互联设备，它用于连接网络层之上执行不同协议的子网，组成异构型的因特网。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。 2.2 IP地址与子网划分 掌握A、B、C、D类IP地址的范围，子网划分的方法。 A类8位：1.0.0.0到127.255.25255 B类16位：128.0.0.0到191.255.255.255 C类24位：192.0.0.0到223.255.255.255 D类组播地址：224.0.0.0到239.255.255.255 E类保留地址：240.0.0.0到255.255.255.255 2.3 IPv6 三种基本地址类型：单播、多播、任播 IPv6地址自动配置：有状态地址自动配置、无状态地址自动配置 2.4 RIP RIP规定一条路径上最多只能包含15个路由器。因此，距离为16会认为不可达，所以只适合于小型网络。每隔30秒发整张路由表的副表给邻居路由器。RIP协议路由环路问题的解决方法有最大度量值、水平分隔、路由中毒、反向下毒、保持时间、触发更新。 注意：RPv1和v2版本的区别，RIPv1是有类别路由协议，它只支持以广播方式发布协议报文。RIPv1的协议报文无法携带掩码信息，它只能识别A、B、C类这样的标准分类网段的路由，RIPv2是一种无类别路由协议。使用224.0.0.9的组播地址。支持MD5认证。 2.5 OSPF OSPF协议的工作流程： 寻找邻居，SPF路由器周期性（默认10秒）的从其启动OSPF协议的每一个接口以组播地址224.0.0.5发送HELLO包； 建立邻接关系：只有建立了可靠邻接关系的路由器才相互传递链路状态信息； 链路状态信息传递：建立邻接关系的OSPF路由器之间将交互LSA； 计算路由：各路由器将根据LSDB的信息用SPF算法独立计算出路由。 OSPF区域类型：主干区域、末梢区域、完全末梢区域、非完全末梢区域的概念。 OSPF的选路原则： 第一步： （1）域内路由优于域间路由 （2）域间路由优于外部路由 （3）OE1的路由优于OE2的路由 第二步：在类型相同的情况下，Cost越小越优先； 第三步如果路由类型和链路开销都一样，那么这两条路由就形成等价路由。 OSPF静默端口：为了使OSPF的路由信息不被其他路由器获得，可以禁止接口发送OSPF报文。接口被禁止发送协议报文后，这个接口就叫做静默接口或者被动接口。 2.6 IS-IS和BGP BGP-4共使用四种报文：打开（Open）、更新（Update）、保活（Keepalive）、通知（Notification） 2.7 NAT和IP组播 NAT的两种应用：（1）动态地址翻译；（2）m：1翻译 IPv4的D类地址是组播地址，用作一个组的标识符，其地址范围是224.0.0.0~239.255.255.255。按照约定，D类地址被划分为3类： 224.0.0.0~224.0.0.255：保留地址，用于路由协议或其他下层拓扑发现协议以及维护管理协议等， 224.0.0.1代表本地子网中的所有主机， 224.0.0.2代表本地子网中的所有路由器， 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服务器或中继代理， 224.0.0.13代表所有支持PIM的路由器等 224.0.1.0~238.255.255.255：用于全球范围的组播地址分配，可以把这个范围的D类地址动态地分配给一个组播组，当一个组播会话停止时，其地址被收回，以后还可以分配给新出现的组播组。 239.0.0.0~239.255.255.255：在管理权限范围内使用的组播地址，限制了组播的范围，可以在本地子网中作为组播地址使用。 2.8 IPQoS技术 IETF集成服务工作组根据服务质量的不同，把Internet服务分成了3种类型：（1）保证质量服务；（2）控制负载的服务；（3）尽力而为的服务。 2.9 软件定义网络SDN （1）实现：路由器不再分散地各自执行路由算法而生成转发表，而是将本地链路状态信息通过控制器代理上传至一个集中式的远程控制器； （2）体系结构：网络控制应用程序包含着各种基于SDN的网络应用，用户无须关心底层细节就可以编程、部署新应用； （3）接口具有开放性； （4）控制平面和数据平面交互、广义转发。 2.10 TCP三次握手协议 连接请求： （1）SYN=1，序号=X （2）SYN=1，ACK=1，序号=Y，确认序号=X+1 （3）ACK=1，序号=X+1，确认序号=Y+1 背诵记忆常见TCP与UDP端口号以及对应协议。 21：ftp–文件传输协议（FTP）端口 22：ssh–安全 Shell（SSH）服务 23：telnet–Telnet 服务 25：smtp–简单邮件传输协议（SMTP） 53：dns–域名服务 69：tftp–小文件传输协议 80：http–超文本传输协议 109：pop2–邮局协议版本2 110：pop3–邮局协议版本3 161：snmp–简单网络管理协议 179：bgp–边界网络协议 213：ipx–互联网络分组交换协议 443：https–安全超文本传输协议 2.11 SDH STS03、0C-3、STM-1：155.520Mbps 三、网络规划与设计 3.1网络规划设计五步骤 （1）需求分析：收集需求需要考虑：业务需求；用户需求；应用需求；计算机平台需求；网络需求。 （2）现有网络系统分析（通信规范分析）。 （3）确定网络逻辑结构。输出：IP地址方案；安全方案；具体的软硬件、广域网连接设备和基本的服务；招聘和培训网络员工的具体说明；对软硬件、服务、员工和培训的费用的初步估计。 （4）确定网络物理结构。输出：网络物理结构图和布线方案；设备和部件的详细列表清单；软硬件和安装费用的估算；安装日程表，详细说明服务的时间以及期限安装后的测试计划；用户的培训计划。 （5）安装和维护 3.2 层次化网络设计模型 核心层（高速运转）、汇聚层（ACL）、接入层（终端接入） 3.3 扁平化大二层网络模型 （1）服务器虚拟化；（2）隧道技术；（3）跨数据中心 3.4 通信规范分析 （1）对等通信；（2）客户机-服务器通信模式；（3）浏览器-服务器通信模式；（4）分布式计算通信模式 3.5 逻辑网络设计 单核心、双核心、环型、层次局域网 3.6 网络安全设计 （1）安全域划分 （2）边界安全策略 （3）路由交换设备安全配置 （4）防火墙安全配置 （5）网闸安全配置 （6）入侵检测安全配置 （7）抗DDoS攻击安全配置 （8）虚拟专用网（VPN）功能要求 （9）流量管理部署与功能要求 （10）网络监控与审计部署与功能要求 （11）访问控制部署与功能要求 3.7 逻辑网络设计 3.8 物理网络设计 综合布线系统包含6个子系统：工作区子系统、水平布线子系统、管理子系统、垂直干线子系统、设备间子系统和建筑群干线子系统。 3.9 网络故障排查 从物理层开始，往更高层次逐层排查。 四、网络资源设备 4.1服务器相关技术 SMP（一种并行技术），集群技术 4.2网络存储系统 SATA硬盘：低成本解决方案；SAS硬盘：高成本解决方案 4.3独立磁盘冗余阵列RAID 明确块、深度、条带等概念。DAS（直连方式存储，无独立存储操作系统，分散式数据存储模式）、NAS（网络附加存储，有独立存储操作系统，集中式数据存储模式）、SAN（存储局域网，分为IP-SAN和FC-SAN）。 分布式存储系统。 4.4云计算和虚拟化 云计算的三种服务类型：基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务（SaaS） 4.5备份系统 常见的数据备份系统主要有Host-Based、LAN-Based和基于SAN结构的LAN-Free、LAN Server-Free等多种结构。 Host-Based：传统的数据备份结构，该结构中磁带库直接接在服务器上，而且只为该服务器提供数据备份服务。 LAN-Based：数据的传输是以网络为基础的，其中配置一台服务器作为备份服务器，由它负责整个系统的备份操作。 LAN-Free：它采用一种全新的体系结构，将磁带库和磁盘阵列各自作为独立的光纤节点，多台主机共享磁带库备份时，数据流不再经过网络而直接从磁盘阵列传到磁带库内，是一种无需占用网络带宽（LAN-Free）的解决方案。 LAN Server-Free：它的核心是在SAN的交换层实现数据的复制工作，这样备份数据不仅无需经过网络，而且也不必经过应用服务器的总线，完全保证了网络和应用服务器的高效运行。 五、网络安全 5.1安全管理策略 （1）物理安全策略：一是自然灾害、物理损坏和设备故障；二是电磁辐射、乘虚而入、痕迹泄露等；三是操作失误、意外疏漏等。 （2）网络安全策略：访问控制、权限设置 （3）系统安全策略：强制安全策略和自主安全策略。A级是当前橙皮书的最高级别，它包括了一个严格的设计、控制和验证过程该级别包含了较低级别的所有特性。黑客对系统的攻击和计算机病毒是系统安全的两大威胁，对于网络操作系统的安全管理，系统安装完后，应该给予指定的系统管理员与Supervisor/Admin等同的管理权限，获取对操作系统有访问权的用户，给予注册、登记，授予对系统访问的账户和口令，定期做好操作系统和应用程序的备份，对系统在运行过程中发生的错误做出详细的记录和归档，认真细致地分析每天的日志，对系统进行事后审计、监督和跟踪，建立操作系统所有资料的使用管理机制，及时做好系统版本的升级、打补丁、防病毒和系统的加固。 （4）数据加密策略：主要包括连接保密、选择字段保密、信息流保密。 （5）信息安全组织管理策略：管理层主要负责团队的日常工作、内外部信息资产、财务和工作人员的管理。 5.2安全管理制度 （1）网络建设方案文档； （2）机房管理制度文档； （3）各类人员职责分工； （4）安全保密规定文档； （5）网络安全方案； （6）安全策略文档； （7）口令管理制度； （8）系统操作规程； （9）应急响应方案； （10）用户授权管理； （11）安全防护记录； 5.3网络攻击分类 （1）被动攻击：窃听；流量分析。 （2）主动攻击：假冒、重放、拒绝服务、数据泄露。 （3）内部人员攻击。 5.4网络安全体系 八种安全机制对应五种安全服务： 公证机制、路由控制机制、业务流填充机制、认证机制、数据完整性机制、访问控制机制、数字签名机制、加密机制。 认证（鉴别）服务、访问控制服务、数据保密性服务、数据完整性服务、抗否认性服务。 5.5网络攻击 ARP欺骗攻击防御：绑定MAC和IP、ARP防火墙； DNS欺骗攻击防御：入侵检测、DNS SEC； DHCP欺骗防御：DHCPSnooping； 拒绝服务攻击防御：定期检查服务器漏洞、部署CDN、关闭不必要的服务或端口、利用网络安全设备（防火墙、流量清洗设备、IPS、WAF）来加固网络的安全性； SQL注入攻击防御：使用参数化的过滤性语句、使用专业的漏洞扫描工具、使用IPS、WAF等设备； XSS（远程命令执行）防御：验证所有输入数据，对所有输出数据进行适当的编码，也可以部署一些专用的WEB防护设备、IPS设备。 5.6 IDS与IPS原理及对比 5.7 VPN 5.8加密和数字签名 5.9 SSL协议 主要包括记录、警告和握手协议。握手协议位于记录协议之上。 5.10 SET协议 交易流程：持卡人注册、商家注册、购买请求、付款授权、付款结算。 六、标准化和软件知识产权 6.1常见法律法规 《中华人民共和国网络安全法》2017年6月1日施行； 《中华人民共和国密码法》2020年1月1日施行 《中华人民共和国数据安全法》2021年9月1日施行 《中华人民共和国个人信息保护法》2021年11月1日施行