软件设计师【软考中级】复习笔记 —— 第五章（计算机网络基础）
5.1 七层模型
5.1.1 OSI/RM七层模型
由国际标准化组织制定出来：
1.物理层：负责传输二进制数据，高电频，低电频，主要涉及的设备中继器和集线器；
中继器，传输数据过程中，传输距离太远，涉及信号衰减，衰减到一定程度信号就无法继续传输了（网线一般有传输100米的限制，要传输200米需要在中间加中继器），中继器接受一端的信息，然后原封不动的把数据从另外一端发出去，以延长传输距离，不考虑数据的情况，只是原封不动的照搬，类比古代的烽火台。
集线器：多端口的中继器。
2.数据链路层：定义了帧的信息单位，有了信息单位，传输时候就好识别了（网卡的MAC地址就是一个帧地址）。
网桥：连接两个同类型网络的设备。
交换机：多端口网桥，用来连接多个设备。在这个层面信息的传递已经有地址了，所以交换机比集线器性能要高很多。
3.网络层：分组传输和路由选择；
路由选择：路由选择在网络当中是非常重要的，因为网络从全局来看是一种网状的结构，从一个点到另外一个点，其实是有多条路径，如果说没有去做路径的选择，整体的性能会比较低。
三层交换机：加了路由功能的交换机。
4.传输层：端到端的连接，涉及到端口号的问题，传输层有两大协议，TCP和UDP。
5.1.2 练习题
分析：该题考查的是局域网和广域网差异问题：
局域网只工作在七层协议的第一层和第二层，只到数据链路层，局域网的典型设备是交换机，局域网内部有广播，局域网内部发送广播消息，整个局域网成员都收的到，但除了局域网就收不到这个消息了，所以该题考查的是看那些地方的网络属于一个局域网之内的，那些属于不同的局域网。
因为是广播，所以不能够通过的是，跨越了网络层，就不能通过了。因为跨越了网络层，就不是同一个局域网了。选B。路由器是第三层网络层的设备，局域网是不能通过网络层去传输的。
5.2 网络技术标准与协议
第三层网络层协议包括：IP、ICMP、IGMP、ARP、ATM协议：
ICMP：因特网的控制协议，通常我们用ping命令来检测网络是否通畅，就是属于ICMP中的协议；
ARP：地址解析协议；将IP地址转MAC地址；
RARP：反向地址解析协议；将MAC地址转IP；
第四层：TCP、UDP协议：传输层的主导协议；
TCP协议：可靠传输协议，传输时会建立连接；
TCP的可靠是建立在什么基础上，因为TCP有验证机制，它在传输的过程中，会有反馈信息，我们就可以及时的知道哪些数据包正常的，顺利的传到目的地，哪些数据包没有正常、顺利的传到目的地。
同时，TCP协议在进行通信之前会有三次握手的机制：
第一次握手，甲发送信息给乙，乙收到信息会回复一个信息，接下来甲第三次发信息给乙，通过这么三次的通讯，才会建立起链接来；
在三次握手之后，所有的通讯都会有回复，通过回复我们就会知道，哪些数据包收到了，进而得知哪些数据包丢失了，所以通过重发的机制，以确保所有的数据包对方都收到了，这就保证了传输的可靠性。
UDP协议：不可靠传输协议，传输时不建立连接；
直接将数据包从原地址发送到目标地址，而没有验证，反馈的过程，所以UDP可靠性相对而言差一些，但是效率高。
POP3、FTP、HTTP、Telnet、SMTP都是建立在TCP之上的协议；
HTTP：超文本传输协议，用来传输网页数据；
FTP：文件传输协议；
Telent：做远程登录；
POP3、SMTP：邮件传输协议；
基于UDP的应用层协议：DHCP、TFTP、SNMP、DNS
DHCP：在局域网中用来做动态的IP地址分配工作；
TFTP：小文件传输协议；主要和FTP区别，一个可靠，一个不可靠。
SNMP：简单网络管理协议；
DNS：域名解析；
Samba、CIFS、NFS都属于文件共享协议，既可用TCP实现，也可用UDP实现。其中Samba可以跨平台。
DHCP协议
DHCP协议：在局域网中用来做IP地址的动态分配的，如果在一个局域网中，我们静态的给每一台计算机设置IP地址，很不方便，而且管理起来也比较麻烦；
局域网中一般都有DHCP的服务器，客户机接入到局域网络之后，向DHCP服务器发出IP地址分配请求，服务器会根据网络IP地址资源情况，给你分配IP地址；分配了IP地址，就可以接入网络了。
两个特殊的IP地址：169.254.*.*和0.0.0.0
一旦分配到的地址是是：在windos中是以169.254开头以及在Linux中是0.0.0.0，说明没有和DHCP服务器联系上，所以导致分配IP地址没有成功，因为这两个段的IP地址是假地址，不能够和外界通信。所以有可能是局域网的DHCP服务器出故障了，也有可能是本机原因，没有和DHCP服务器联系上。
DNS服务器：
域名解析服务器：只要上网的话，就离不开DNS服务器，因为我们访问网络的话，是用域名来访问的，而在网络系统中，真正用来识别计算机的往往是IP地址，只是因为IP地址是一串数字，不方便记忆，所以发明了域名，人性化，好记，所以就需要有计算机将我们容易记忆的域名转成IP地址，就有了DNS协议，DNS所负责的，就是域名和IP之间的相互转换。
考查比较深的是在DNS体系当中的迭代查询和递归查询
DNS有两种查询域名的方式：递归和迭代：
递归：一层一层的深挖，得到最终的结果才反馈；刨根问底，找到答案，反馈结果；
迭代查询：去询问别人，相当于把包袱丢给别人；别人问我，我不知道，但是我有线索，提供线索给别人，让他自己去核实。
例如：客户端要找“y.abc.com”域名的IP地址，先向它本地的域名服务器发出查询请求，这里的查询请求是递归类型的（或者说本地域名服务器上设置的查询类型是递归类型），所以本地域名服务器会代替客户端，去进一步的核实该域名对应的IP，如果本地域名服务器知道该域名所对应的IP，会直接反馈；如果本地域名服务器不知道，它会去向根域名服务器发起请求（所谓根域名服务器就是最高级别的域名服务器【全世界只有十台】），根域名服务器不会直接告诉你该域名对应的IP是多少，而是告诉你顶级域名服务器可能知道，会告诉你顶级域名服务器的地址，然后本地域名服务器就和顶级域名服务器进行交涉，顶级域名服务器又告诉本地域名服务器，我也不知道，但是我知道谁知道，权限域名服务器知道，权限域名服务器会把最终结果反馈给本地域名服务器。本地域名服务器再反馈给客户端。
一般的DNS的设置都是走这种模式，因为对于本地域名服务器来讲，它的压力不是很大，所以它可以第一个查询负责到底，找到最终答案，在反馈。而对于根域名服务器，压力过大，它如果用递归查询，会导致整个体系效率低下。
例题：选A
5.3 网络类型与拓扑结构
计算机网络可以根据不同的维度来进行分类，包括按分布范围分，按拓扑结构分。
总线型：用一条总线把各个终端联系起来，传输信息都依靠这条总线来进行，发送和获取信息都往总线发。
星型：星型结构会有一个显著特点，就是中间会有一个中心节点，中心节点连接各个其他的节点，一旦中心节点故障，整个网络都瘫痪，所以星型结构有一个很大的问题，就是存在单点故障的问题。
环型：信息通过环来传递，不存在单点故障，因为任何一个节点出故障，可以从另外一边到达，所以在可靠性方面，环型比星型更好一些。
办公室走的拓扑结构是星型。在这种网络中，星型的中心节点是交换机。
5.4 网络规划与设计
主要了解一些规划和设计的一些基本原则，以及逻辑设计，物理设计要干些什么事情，以及层次化的网络设计这几个小的知识点。
实用性：要能够解决实际的问题；
开放性：利用和大家统一的，一致的（通用的，国际化的）标准，这样就开放了。
先进性：保证实用性和开放性的前提，然后根据实际情况，选先进一些的设备，因为选过于新的设备，有可能产生的问题是，设备还没有经过长时间的验证，有隐患，不稳定性。同时成本高。之所以提先进性就是要强调不能使用过于过时的设备。将要被淘汰的东西，不宜使用。后续升级很麻烦。
5.4.1 网络规划与设计-逻辑设计
5.4.2 网络规划与设计-物理设计
5.4.3 网络规划与设计-分层设计（考的比较多）
主要考察：接入层、汇聚层、核心层这三个层次要完成的基本职能。
分层策划的设计是多个层级，顶层是核心层，底层是接入层，中间层是汇聚层，顶层和底层都只有一个层次，汇聚层可以有多个层次，同时顶层和底层职能都非常的简单；
比如：接入层就只要把终端设备接入进来，最多就做一下用户的计费；
核心层：高速的数据的交换，转发。要求设备性能比较高，同时还不容易出错，可靠性要高，所以在核心层经常有冗余设计，比如两台设备做同样的事情；
汇聚层：
在设计时候，往往要考虑自下而上的方式
5.5 IP地址与子网划分
5.5.1 IP地址
IPV4：
最初，IP地址是进行严格分类的，分了A、B、C、D、E 5个类别，其中A、B、C三类属于普通IP地址，平时我们广泛应用的，D类组播地址和E类保留地址是特殊用途的地址，进行这种分类之后，每一种网络，它拥有的IP地址的数量是固定的，以A类地址为例，一个A类地址网络它所包含的主机数量，是2的24方减2台；因为A类地址规定：在4段的地址当中，第一段是网络号（前8个bit位），后面的24个bit位都是主机号，所以一个A类网络里面所包含的地址数是2的24方减2个，减掉的地址是全0和全1的地址，因为在一个网络当中，最好全0代表队的是网络地址，而不是某台主机的地址，而全1的地址是这个网络之中的广播地址，所以一个A类网络是非常庞大的，但A类网络的资源，数量有限，只有前8个bit位是用来表示网络地址的，而且为了扩展，规定A类地址首位为0，所以，总共的地址空间就是从0到127，这里面还包含保留地址（特殊用途的地址）；
B类地址规定前2段是网络号，后两段是主机号，每一个B类网络所容纳的主机数就是2的16次方减2个；C类前3段是网络地址，后一段是主机地址，它容纳的主机数2的8次方减2个，也就是254个。
这样子定死之后，我们发现网络的应用存在一些问题，比如：要给一个机构分配IP地址，这个机构有500台主机，我分配一个C类地址不够用，分配一个B类地址又太多了，因为一个B类地址容纳的主机数是六万五千多台，而我们要用到的主机数（独立IP数）只有500多台，所以B类C类都不合适，所以人们就要对分类地址进行机制上的改良，让它能后适应更广的一些情况，所以提出来了子网划分技术，这也是IP地址发展的第二个阶段，开始分子网，比如一个IP地址有6万多台主机，我可以给它分成若干个可以容纳1000台主机左右的网络，这样就解决了部分问题，但是仍然没有解决所有的问题，我们不但涉及到子网划分（就是将网络划成子网，划的更小），有时候还需要将多个小的网络组成更大的网络，所以就进入到了第三个阶段，就是打破了原来的地址分类的概念，形成了无分类的网络概念，也称为“无类域间路由”。
无分类的地址是以什么形式表达？
以172.18.129.0/24为例，该地址按原有的分类方式应该属于一个B类地址，因为第一段的地址172在B类地址之内的，但是它与普通B类地址不同的地方就是，它在地址后面带了一个“/24”，代表我们将这个IP地址转成2进制之后，前面的24个bit位是网络号，这就意味着总共32个bit位，其中24个bit位是网络号，只有8个bit位是主机号，所以这一个网络能够容纳的主机数，实际上只有254台，所以打破了类别的概念，它也可以是“/20”，即前20位为网络号，它可以容纳的主机数变成了2的12次方减2台，所以，发展到后面，就已经没有A、B、C这些类别的概念了。
考试经常考到的是给你一个场景，让你来做网络的划分或者做超网，所谓做超网就是把多个网络汇聚起来，形成一个更大的网络；
5.5.2 子网划分
子网掩码：用来区分一个IP地址哪些部分是网络号，哪些部分是主机号，子网掩码当中为1 的部分对应的是网络号，为0的部分对应的是主机号（将子网掩码化成二进制的情况）。
5.5.3 例题
分析：我们要进行相应的子网划分，首先要将十进制的IP地址化成2进制的IP地址，由于是B类地址，所以默认前面的16个bit位是网络号，后面的16个bit位是主机号，现在我们要将这个网络化成27个子网，就是拿若干个主机位充当子网号，需要多少个位才能够构成27个子网呢，一个bit位能够得到2个子网，2个bit位4个子网，3个bit位8个子网，以此类推，27个子网需要取5个bit位做子网号就可以了。分析到这里，我们就知道子网掩码怎么设了，原来的网络号的位置必然都是1，子网号的位置也是1，然后后面的就是0。
其中子网号就是“11111”，前面16位是网络号，中间5个11111就是子网号，后面的0的部分就是主机号，这就是子网掩码。
把子网掩码的二进制求出来之后，将它转成十进制就可以了。即 255.255.248.0。
分析：反推，看700台主机需要多少个主机号，（由于2的k次方要大于等于700），此时k应该要等于10，2的10次方是1024，也就是主机号是十位，以上的部分就是网络号，所以中间一段，6个bit位的就是子网号，算出来的子网掩码就是255.255.252.0。
有时候题目会问我们连个网络或者说两个IP地址属不属于同一个子网之内，如何判断？
将这两个IP地址化成10进制，然后再分析他们的网络号和子网号分别是多少位，看前面的为是否相同，如果是相同的，说明他们是在同一个子网之内的。
5.5.4 无分类编址（无类域间路由）
无分类编址就是在网络的IP地址之后连一个“/数字”，这个数字就显示出了前面有多少个位是网络号，因为IP地址是由网络前缀和主机构成的，后面这个数字就指示出了网络前缀会有多少个bit位。
5.5.5 例题
分析：说明网络前缀（网络号）有20个bit位，还有12个是主机号。
而C类地址，前面的24个bit位是网络号，后面的8个bit位是主机号，现在给出的地址块是前面20位为网络号，意思就是咱们还可以从主机号里拿出4个位来做子网号，4个位的子网号可以得到的子网数量是16个。
5.6 特殊含义IP地址
10、172、192内部地址，不在公网使用的地址。
5.7 HTML（偶尔考到）
了解各种标签的基本含义及用法。
5.8 无线网
5.9 网络接入技术
5.9.1 有线接入：主要掌握ADSL
公用交换电话网络（PSTN）：最原始的拨号上网，由于速度慢，资费高，被淘汰。
现在还是有应用的，比如刷卡的POS机、传真机走的就是PSTN。
在PSTN时代，上网是不能够打电话的，因为拨号是利用的相应的链路。提起电话，网络就会断掉。
数字数据网（DDN）：专线；
综合业务数字网（ISDN）：一线通。上网和通话同事进行，PSTN的问题就解决了。允许打电话的时候上网，速率比以前快了一倍。可以达到128K。
非对称数字用户线路（ADSL）：广泛应用于家庭网络，家里装的宽带，很多老的小区走的是ADSL。因为ADSL用的是电话线进行通信。就可以不用布新的线路，相对成就低一些。ADSL实际应用的带宽下载可以达到8M，上载512K，ADSL最新技术，下载可以达到20几兆，只是在国内没有广泛应用。
ADSL的非对称指的就是上下行不对称。光纤和ADSL相比，光纤的上下行驶相等的。
同轴光纤技术（HFC）：主干是光纤，入户是同轴电缆。典型的应用有家庭的有线电视。
部分发达城市也开通了HFC上网的方式，即电视机的机顶盒是可以接出网线来开通网络服务的。
5.9.2 无线接入
IEEE 802.11(WiFi)：
IEEE 802.15(蓝牙Bluetooth)：
红外（IrDA）：很多年前就有了，红外可以传输信息。速率太低，被蓝牙代替。
WAPI：
5.9.3 3G / 4G
WCDMA： 最广泛应用，标准最成熟，稳定性最好，基站做的最好的，全世界超过200个国家在使用。
CDMA2000：应用范围也很小，日韩有小范围应用，中国电信运营。
TD-SCDMA：名义上国产的，其中的标准和规范90%以上还是国外的，国产程度并不高，但是由中国主导推出来的。该标准不怎么成熟，速率较低，功耗较大。缺陷明显，运行商是中国移动。移动的业务上是最强的，所以分配了一个最弱的标准。只在中国有。
LTE-Advanced：最为主流，可以分为两个分支方向：TDD、FDD
TDD是从TD-SCDMA发展而来，已经商用，移动运营。
FDD是由WCDMA发展而来。
WirelessMAN- Advanced(802.16)(WiMAX)：已被纳入到4G标准。
5.10 IPv6
IPV6提出很多年了，很多操作系统和普遍的网络设备都已经支持IPV6，目前IPV6地址还没有得到广泛应用的一个关键原因是，绝大部分的应用程序是不支持IPC6的。
技术和标准的更新换代不是一件容易的事情。