计算机网络1&《On Java》_聂浩

嘘嘘喵社区会员 2021-09-22 09:50:26

学习到的知识

OSI七层模型

1、应用层（Application Layer）

是 OSI 参考模型的最高层，它是用户、应用程序和网络之间的接口，它直接向用户提供服务，替用户在网络上完成各种工作

2、表示层（Presentation Layer）

是 OSI 参考模型的第六层，它对来自应用层的指令和数据进行解释，对各种语法赋予相应的含义，它主要功能是处理用户信息的表示问题，例如数据编码、数据格式转换和加解密等。

3、会话层（Session Layer）

是 OSI 参考模型的第五层，它的主要任务是为两个实体的表示层提供建立和使用连接的方法（不同实体之间表示层的连接称为会话），组织和协调两个会话进程之间的通信，并对数据交换进行管理。

4、传输层（Transport Layer）

是 OSI 参考模型的第四层。该层的主要任务是向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输，同时向高层屏蔽下层数据通信的细节。

5、网络层（Network Layer）

是 OSI 参考模型的第三层，它是最复杂的一层，也是通信子网的最高一层。它在下两层的基础上向上层提供服务。它的主要任务是通过路由选择算法，为报文或分组选择最合适的路径。该层控制数据链路层与传输层之间的信息转发，建立、维持和终止网络的连接。

6、数据链路层（Data Link Layer）

是 OSI 参考模型的第二层，它负责建立和管理节点间的链路。同时通过各种控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。

7、物理层（Physical Layer）

是 OSI 参考模型的第一层，也是最底层。它的主要功能是利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。它使数据链路层不必考虑网络的具体传输介质是什么。“比特流的透明传输”表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化，对传送的比特流来说，这个电路好像是看不见的。

口诀

物联网淑惠适用

IP地址

IP位于网络层，负责没有直连的设备之间的通信。

IP地址分类

A,B,C,D,E五类。

分类	分类号	网络号	主机号
A	0	7位	24位
B	10	14位	16位
C	110	21位	8位
D	1110	组播地址
E	1111	留待后用

网络号与主机号

网络号用于定位某个特定网络的位置（类似于某某班级），而主机号用于在特定网络中特定主机的位置（在某班级中几组几号）。

主机号的全0和全1

主机号全0往往用于表示本机地址。

主机号全1是广播地址。

因此最大主机数=2^主机号的位数-2

IPv4

表示方法：点分十进制。

IPv6

表示方法：冒分16进制。前导0可省略

0位压缩表示：可以把连续的一段0压缩为::。但在一个IPv6的地址中只能用一次这种表示方法。

环回地址

环回地址代表设备本地虚拟接口，在安装网卡之前就可以ping通。

一般都会用来检查本地网络协议、基本数据接口等是否正常的。

IPv4的环回地址为127.0.0.1

IPv6的环回地址为::1

子网掩码1

子网掩码(subnet mask)是一个32位的地址，常常用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

在子网掩码中，二进制位1代表其对应位置为网络位，二进制位0代表其对应位置为主机位。

防火墙：防进来，网卡：防出去？

学习任务

任务1

以下图为参照，画出从传输到接收过程中 OSI 网络模型每一层对数据的处理过程（包括每一层所附加的内容/头信息）

发送方：

1、数据的发送者通过客户端等方式，在发送层将一个数据发送出去；

2、在表示层，数据被加密处理；

3、会话层建立两个实体的表示层提供建立和适用连接的方法，组织和协调两个会话进程之间的通信，并对数据交换进行管理，监视对话的连接状态，直到数据传输完成才断开。

4、在传输层，将数据进行处理，例如分段、编号、校验、重传。

5、在网络层，数据被再一次封装处理，加上了发送与接收方的IP地址。

6、在数据链路层，数据被再一次封装，加上了MAC地址，用于定位接收方。

7、在物理层，将数据链路层传过来的数字信号转化为物理信号（电信号）。并传输到接收方的物理层。

接收方：

1、物理层：将物理信号转为数字信号，传给上一层。

2、数据链路层：去掉MAC地址的封装，传给上一层。

3、网络层：去掉IP地址的封装，传给上一层。

4、传输层：将数据重组，传给上一层。

5、会话层：监视对话的连接状态。

6、表示层：将数据进行解密、解码。

7、应用层：使用相关的协议，处理发送过来的内容。

任务1-1

对 C 类地址网络地址 192.168.2.0 使用子网掩码 255.255.255.192 进行子网划分，写出每个子网的可分配的最大 IP 地址、最小 IP 地址、网段地址和广播地址。

解：将该网络地址写成二进制表示，为1100 0000.1010 1000.0000 0010 .0000 0000。

将子网掩码写成二进制形式，1111 1111.1111 1111.1111 1111 .1100 0000。该子网掩码代表IP地址的前26位是网络位，后6位是主机位。

即，

因此可得出，该网络地址每个子网的可分配的

最大IP地址为192.168.2.62（去掉主机位全1的广播地址）。

最小IP地址为192.168.2.1（去掉主机位全0的主机地址）。

可分配网段地址为192.168.2.1~192.168.2.63。

广播地址为192.168.2.63（主机位全1）。

任务2-2

画出你所知道的全部网络拓扑类型并解释各种不同网络拓扑的优缺点和适用场景。

1、星型网络结构

特点：所有结点都与中央结点直接连接。

优点：便于集中管理、结构简单、传输速度快。

缺点：可靠性较低（中央结点出问题的话全部网络都会受影响）、线路利用率低（每条线路几乎都只有一种功能）、资源共享能力较差（非中央结点之间没有信息交换）、对中央结点的设备要求较高。

适用场景：计算机教学场景（以老师计算机为中心节点，学生计算机与老师直连，便于管理）、网吧。

2、总线型结构

特点：所有工作站都连在一根总线上，各工作站间地位平等。

优点：结构简单易懂、线路利用率较高、工作站之间的传输速度较快、其结构便于扩充。

缺点：维护困难，可靠性一般（总线故障的话全网络都会受到波及）

适用场景：工作小组，各组员之间地位平等，且有新组员加入时便于扩充。

3、环形结构

特点：每个结点都只和两个结点相连接，这样连成一个环，数据在环路中只沿着一个方向传递。

优点：数据传输容易控制、实时性较强、成本较低。

缺点：可靠性较差（一个结点故障可能会影响整个工作环路）、维护困难、扩展麻烦、传输速度较慢。

适用范围：想不到。感觉环型连接方式并没有什么显著性的优势。

4、网状结构

特点：每两个结点之间都有一条通路。

优点：数据传输效率特别高、能应对需要频繁传输数据的情况、可靠性高。

缺点：造价昂贵，每多一台设备，单设备的平均价格还会变得更高、安装较为复杂、难以扩充。

适用范围：需要频繁传输数据的场合，例如科研工作。

5、树状结构

特点：以树状结构形成网络。

优点：总线长度较短、成本较低、易于扩充、传输速度较快。

缺点：可靠性较低。

适用场合：公司与部门之间、部门主管与成员之间可以用树型结构。

自测

1、至少说出四种常用的网络拓扑结构

答：星型、总线型、环型、树型。

2、OSI 应用层支持哪些协议？

答：HTTP、SMTP、TFTP、FTP

3、DNS 的作用是什么？

答：DNS(Domain name resolution)，即域名解析，其作用为把某个域名指向某个特定的IP地址，这样在访问特定IP地址时就可以通过输入好记的域名来访问，而不用记难以记忆的IP地址。

4、ARP 和 RARP 的主要作用分别是什么？

答：地址解析协议，ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。作用：在OSI七层模型中，IP地址等相关的信息在第三层（网络层），物理地址等信息在第二层（数据链路层），使用ARP协议可以根据IP地址信息解析出目标的MAC地址信息，以保证通信顺利完成。

反向地址转换协议（RARP：Reverse Address Resolution Protocol），允许局域网的物理机器从网关服务器的 ARP 表或者缓存上请求其 IP 地址，即通过物理地址解析出自己的IP地址。其功能上可以说与ARP是相反的，即MAC地址→IP地址。