计算机网络概述（持续更新）

真的是真的
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1. 网络设备与通信

1.1 设备

  1. 交换机：工作在数据链路层的 “局域网分发器”，通过 MAC地址表转发数据帧，实现同一网段内设备的直接通信。

  2. 路由器：工作在网络层的 “跨网段中转站”，通过路由表转发 IP数据包，连接不同网段 / 局域网，同时可接入广域网。

1.2 通信

  1. MAC地址：网络层的 “逻辑地址”，用于标识设备的 “网络位置”（网段 + 主机），是跨网段通信的定位依据。
  2. IP地址：数据链路层的 “物理地址”，是网卡的唯一硬件标识（类似设备的 “身份证”），是同一网段内数据帧的投递标识。IP地址是一组二进制数，划分为网络号和主机号。
    • IPv4：32位，地址资源枯竭。
      • 子网掩码也是32位二进制，特点是“前面全是1，后面全是0”。将IP地址和子网掩码进行“逻辑与”运算，得出的结果就是网络地址。例：255.255.255.0、CIDR记法：192.168.1.0/24。
    • IPv6：128位，解决地址不足问题。

1.3 网络类型

  1. 局域网（LAN）

    • 路由器可以根据LAN接口划分多个网段（子网），每个网段下的设备处于同一局域网，这些设备能够直接互相通信。跨网段的设备通信需要通过路由器转发。

  2. 广域网（WAN）

  3. 内网IP与外网IP

    • 内网IP：局域网内设备的 “内部编号”，仅用于内网互通。
    • 外网IP：设备在互联网的 “全球身份证”，用于跨地域通信，内网设备需通过路由器关联外网IP才能访问外网。

  4. IP地址划分

    • 作用：在同一台设备上区分不同的网络应用/服务。
    • 分类，见下面分类表。
类别IP地址范围网络号长度内网私有IP段适用场景可分配数
A类1.0.0.0-126.255.255.255810.0.0.0/8大型网络（运营商骨干网、超大型企业）约1678万（2^24-2）
B类128.0.0.0-192.255.255.25516172.16.0.0/12中型网络（高校、大型企业）约105万（2^20-2）
C类192.0.0.0-223.255.255.25524192.168.0.0/16小型网络（家庭、办公网络）约6.5万（2^16-2）
D类224.0.0.0-239.255.255.255//组播通信（视频会议、直播）无（不分配给单台主机）
E类240.0.0.0-255.255.255.255//科研、实验（未公开使用）无（未公开分配）

1.4 网络协议

  1. ARP协议

    • Address Resolution Protocol，地址解析协议。根据目标IP地址，找到对应的MAC地址。
    • ARP攻击：通过伪造IP地址和MAC地址实现ARP欺骗，使目标主机断网（断网攻击）。
      • ARP攻击主要存在于局域网中。若其中一台计算机感染ARP病毒，就会试图通过ARP欺骗截获局域网内其他计算机的信息，造成局域网内的计算机通信故障。
      • 案例：kali的arpspoof工具, 命令：arpspoof -i kali网卡名称 -t 靶机ip 网关ip。

  2. ICMP协议

    • Internet Control Message Protocol，Internet控制报文协议。用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。核心作用是“反馈网络状态，排查通信故障”。
    • 主要功能
      • 询问报告：常用的ping命令，通常被用于确认因特网上的一台主机是否可达
      • 差错报告：常用的traceroute命令（Windows系统下是tracert命令）：定位用户主机和目标主机之间的所有路由器。

  3. 域名

    • 由一串用点分隔的名字组成的Internet上某一台计算机或计算机组的名称。

  4. DNS

    • Domain Name System，域名系统，用于域名与IP地址的映射。

  5. CDN

    • Content Delivery Network，内容分发网络。通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构，将网站的内容发布到最接近用户的网络"边缘"（边缘服务器），使用户可以就近取得所需的内容，解决Internet网络拥挤的状况，提高用户访问网站的响应速度。从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因所造成的用户访问网站响应速度慢的问题。核心原理是通过智能DNS解析和负载均衡技术将用户请求导向最优节点，减少数据传输距离与延迟，降低源站负载，同时集成DDoS防御、DNS劫持保护等安全机制提升网络安全性。

1.5 网络通信模型

  1. OSI模型

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  1. TCP/IP模型

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  1. 传输层协议
    • UDP(User Datagram Protocol 用户数据报协议)是无连接的、不可靠的、基于数据报的传输层通信协议。
    • TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
    • TCP工作机制见下图。

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  1. DDOS攻击
    • Distributed Denial of Service，分布式拒绝服务攻击。一种常见的网络攻击方式，旨在使目标服务器无法正常提供服务。在DDoS攻击中，攻击者会控制大量的计算机或设备，向目标服务器发送大量的请求，使其超出承受范围，导致服务器无法正常响应请求，从而使服务不可用。
攻击类型攻击层面特点
1SYN洪水攻击传输层占满服务器半连接队列
2UDP洪水攻击传输层海量垃圾包占满带宽，服务器盲目处理
3ICMP洪水攻击（Ping洪水）网络层海量ICMP包消耗服务器资源

DOS是单个攻击源发起的，耗尽目标资源使其无法提供正常服务的攻击。

* hping3：一款功能强大的开源网络测试工具，基于命令行界面，主要用于生成和分析网络数据包，支持TCP、UDP、ICMP 等多种协议。
    - 模拟SYN Flood（SYN洪水）攻击。`hping3 --flood -S --rand-source -p 80 <目标IP地址>`。
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