计算机基础知识

Raye
198 阅读7分钟

计算机之间的连接方式

网线直连

  • 需要用交叉线（不是直通线）

同轴电缆（Coaxial）

  • 半双工通信

  • 容易冲突

  • 不安全

  • 中间断了，整个都瘫了

集线器（Hub）

  • 半双工通信

  • 容易冲突

  • 不安全

  • 跟同轴电缆一样：没有智商

网桥（Bridge）

  • 能够通过自学习得知每个接口那侧的MAC地址

    从而起到隔绝冲突域的作用

交换机（Switch）

  • 相当于接口更多的网桥

  • 全双工通信

  • 比集线器安全

路由器

  • 网线直连、同轴电缆、集线器、网桥、交换机

    连接的设备必须在同一网段

    连接的设备处在同一广播域

  • 路由器

    可以在不同网段之间转发数据

    隔绝广播域

MAC地址（Media Access Control Address）

  • 每一个网卡都有一个6字节（48bit）的MAC地址

  • 全球唯一，固化在了网卡的ROM中，由IEEE802标准规定

  • 前3字节：OUI（Organizationally Unique Identifier），组织唯一标识符

    由IEEE的注册管理机构分配给厂商

  • 后3子节：网络接口标识符

    由厂商自行分配

  • OUI查询

MAC地址的表示格式

  • Windows

    40-55-82-0A-8C-6D

  • Linux、Android、Mac、iOS

    40:55:82:0A:8C:6D

  • Packet Tracer

    4055.820A.8C6D

  • 当48位全为1时，代表广播地址

    FF-FF-FF-FF-FF-FF-FF

MAC地址的获取

  • 当不知道对房主机的MAC地址时，可以通过发送ARP广播获取对方的MAC地址

    获取成功后，会缓存IP地址、MAC地址的映射信息，俗称：ARP缓存

    通过ARP广播获取的MAC地址，属于动态缓存

    存储时间比较短（默认是2分钟），过期了就自动删除

  • 相关命令

    arp -a [主机地址]：查询ARP缓存

    arp -d [主机地址]：删除ARP缓存

    arp -s 主机地址 MAC地址：增加一条缓存信息（这是静态缓存，存储时间较久，不同系统的存储时间不同）

ARP（Address Resolution Protocol），地址解析协议

  • 通过IP地址获取MAC地址

  • RAPP（Reverse Address Resolution Protocol），逆地址解析协议

    • 使用与ARP相同的报文结构

    • 作用与ARP相反，用于将MAC地址转换为IP地址

    • 后来被BOOTP、DHCP所取代

ICMP（Internet Control Message Protocol），互联网控制消息协议

  • IPv4中的ICMP被称为ICMPv4，IPv6中的ICMP被称为ICMPv6，

  • 通常用于返回错误信息、目的不可达

  • ICMP的错误消息总是包括了源数据并返回给发送者

IP地址（Internet Protocol Address）

  • 互联网上的每一个主机都有一个IP地址

  • 最初的IPv4版本，32位（4字节），2019年11月25日，全球的IP地址已用完

  • 后面退出了IPv6版本，128bit（16字节）

IP地址的组成

  • IP地址由两部分组成：网络标识（网络ID）、主机标识（主机ID）

    通过子网掩码（subnet mask）可以得知网络ID、主机ID

  • 主机所在的网段 = 子网掩码 & IP地址

  • 计算机和其他计算机通信前，先判断目标主机和自己是否在同一网段

    • 同一网段：不需要由路由器进行转发

    • 不同网段：交由路由器进行转发

IP地址的分类

  • A类地址：默认子网掩码是255.0.0.0

    8bit

    24bit

    网络ID：0开头

    主机ID

  • B类地址：默认子网掩码是255.255.0.0

    16bit

    16bit

    网络ID：10开头

    主机ID

  • C类地址：默认子网掩码是255.255.0.0

    24bit

    8bit

    网络ID：110开头

    主机ID

只有A/B/C类地址才能分配给主机

主机ID为全0，表示主机所在的网段

主机ID为全1，表示主机所在网段的全部主机（广播）

可以尝试用ping给某个网段的全部主机发数据

A类地址

网络ID

主机ID

第1部分

第2部分

第3部分

第4部分

0～127

0～255

0～255

0～255

  • 网络ID

  • 0不能用，127作为保留网段。其中127.0.0.1是本地环回地址（Loopback），代表本机地址

  • 可以分配给主机的

  • 第1部分的取值范围是：1～126

  • 主机ID

  • 第2、3、4部分的取值范围是：0~255

  • 每个A类网络能容纳的最大主机数是：256 x 256 x 256 - 2 = 2的24次方 - 2 = 16777214

B类地址

网络ID

主机ID

第1部分

第2部分

第3部分

第4部分

128～191

0～255

0～255

0～255

  • 网络ID

  • 可以分配给主机的

  • 第1部分的取值范围是：128～191

  • 第2部分的取值范围是：0～255

  • 主机ID

  • 第3、4部分的取值范围是：0~255

  • 每个B类网络能容纳的最大主机数是：256 x 256 - 2 = 2的16次方 - 2 = 65534

C类地址

网络ID

主机ID

第1部分

第2部分

第3部分

第4部分

192～223

0～255

0～255

0～255

  • 网络ID

  • 可以分配给主机的

  • 第1部分的取值范围是：192～223

  • 第2、3部分的取值范围是：0～255

  • 主机ID

  • 第4部分的取值范围是：0~255

  • 每个C类网络能容纳的最大主机数是：256 - 2 = 254

D类地址

  • D类地址：没有子网掩码，用于多播（组播地址）

  • 第1部分取值范围是：224～239

E类地址

  • E类地址：保留为今后使用

  • 第1部分取值范围是：240～255

子网掩码的CIDR表示方法

  • CIDR（Classless Inter-Domain Routing）：无类别域间路由

  • 子网掩码的CIDR表示方法

  • 192.168.1.100/24，代表子网掩码有24个1，也就是255.255.255.0

  • 123.210.100.200/16，代表子网掩码有16个1，也就是255.255.0.0

  • 计算工具：www.sojson.com/convert/sub…

为什么要进行子网划分

  • 如果需要让200台主机在同一个网段内，可以分配一个C类网段，比如192.168.1.0/24

  • 共254个可用IP地址：192.168.1.1～192.168.1.254

  • 多出54个空闲的IP地址，这种情况并不算浪费资源

  • 如果需要让500台主机在同一个网段内，那就分配一个B类网段，比如192.100.0.0/16

  • 共65534个可用的IP地址：191.100.0.1～191.100.255.254

  • 多出65034个空闲的地址，这种情况属于极大的浪费资源

  • 如何尽量避免浪费IP地址资源？

  • 合理进行子网划分

子网划分

  • 子网划分：借用主机位作为子网位，划分出多个子网

  • 可用分类

  • 等长子网划分：将一个网段等分成多个子网，每个子网的可用IP地址数量是一样的

  • 变长子网划分：每个子网的可用IP地址数量可以是不一样的

  • 子网划分的步骤：

  • 确定子网的子网掩码长度

  • 确定子网中的第1个、最后1个主机可用的IP地址

变长子网划分

  • 如果一个子网地址块的长度是原网段的(1/2)^n，那么

  • 不同的子网掩码，就是在原网段的子网掩码基础上增加n个1

  • 不等长的子网，它们的子网掩码也不同

超网

  • 超网：跟子网反过来，它是将多个连续的网段合并成一个更大的网段

  • 合并192.168.0.0/24、192.168.1.0/24为一个网段：192.168.0.0/23（子网掩码往左移动1位）

合并网段的规律

  • 假设n是2的k次幂（k>=1）

  • 子网掩码左移k位将能够合并n个网段

  • 如果第一个网段的网络号能被n整除，那么由它开始连续的n个网段，能通过左移k位子网掩码进行合并

判断一个网段是子网还是超网

  • 如果该网段的子网掩码位数比默认子网掩码多，就是子网

  • 如果该网段的子网掩码位数比默认子网掩码少，则是超网

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