网络基础知识复习

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TCP/IP 与 OSI 模型

1. 物理层

  • 物理层包含那些设备,举几个例子说明一下
  • 物理层所包含的设备是固定的吗?为什么? 我们希望物理层完成什么功能
  • 从物理层输出的内容可以包含 (P30/37)
    • 电压的高低 - 电信号
      • 什么网络使用电信号?这种网络使用的是什么交换技术
      • 简单描述一下这种网络的通讯过程
      • 这种网络可能面临什么问题? 设想一个出问题的场景
    • 光的闪灭 - 光信号 
      • 什么网络使用光信号?这中网络使用的什么交换技术
      • 描述一下这种网络的通讯过程
      • 相比与上一种网络,这种网络解决了什么问题?
      • 但是这种网络产生了一种新问题,什么问题,因为什么出现(P31)
  • "网速"这种词指的到底是什么?(P38)
    • 网速慢是什么意思?网线里的字节传输速度会变化吗?为什么网速一会快一会慢?
    • 为什么"宽带"越大会让人感觉网速更快?
  • 物理层相关硬件设备: 中继器 (P39)

2. 数据链路层

  • 两个节点想要在数据链路层发送信息,他们在物理层面上有什么要求
  • 数据链路层能完成什么功能,在这之间数据帧是怎么被发送的 (P27)
  • 什么是广播,满足什么样要求的设备可以接受到广播(P32)
  • 本层包含的硬件设备: 网卡 / NI / NIC 是在这一层发挥作用的 
    • 网卡是什么? 插上就能上网吗?
    • 网卡会携带一个地址 :Mac (P36)
      • Mac是什么 
      • 这个Mac是从那儿来的,能用于干嘛 (Mac转发详解见4章)
  • 数据链路层相关硬件设备:  网桥/2层交换机作用于数据链路层
    • 10个字描述网桥是干什么用的,能干什么(P40) 
    • 网桥为什么又叫两层交换机,为什么是两层,哪两层?
    • 在对待损坏数据这种事情上,网桥&中继器分别做出什么表现
      • 网桥为什么能查阅数据帧内容
      • 什么是数据帧
      • 网桥怎么判定数据帧是损毁的
    • 连接10M<---->100M网,网桥又做出什么表现
      • 网桥是怎么做到的
    • 详细描述网桥在两个网络之间都做了什么?在这其中依据什么识别主机?
    • 什么是自学网桥?他自学了什么? 学到那些?
      • 现在A网向一个Mac地址经过自学网桥发送东西,首次发送,Mac地址处于那一间网络未知。 这个过程中自学网桥做了什么,学了什么,自学网桥会怎么应用?

3. 网络层

  • 从这一层开始是非常重要的一层,因为会有一个重量级单位引入,是什么
    • 这个重量级单位叫什么
      • 它是用来干什么的
      • 如果它现在才出现,前两层通过什么定位彼此
      • 为什么前两层可以使用Mac定位交流?
    • IP跟Mac,  最终用于确定"某台主机的”是那个 ?用什么找到这台主机的?
      • 为什么我们同时需要这两者? 有了Mac为什么还需要IP?(P36)
      • 我们希望地址有那两种性质? IP在那两方面实现了这个性质?
    • 如果有了IP协议
      • 为什么后来还会出现ICMP协议,这个协议是干什么的 (P66)
      • ARP协议是干什么的
  • 在一次信息发送过程中,数据链路层与网络层分别负责着什么 (P27)
  • 网络层是用来干什么的,它的目标地址还是Mac地址吗? 网络层有那两个任务?
  • 网络层相关硬件设备: 路由器 / 3层交换机 
    • 为什么叫三层交换机?它经历了那三层?
    • 路由器与网桥在链接网络的时候会有什么样的不同表现 (P42)
    • 由路由器链接的两个网络,可以互相发送广播吗?通过网桥链`接的可以吗
    • 路由器在实现分组交换的过程中扮演重要角色,描述一下路由器为什么在分组交换中这么重要了。 简单说说蓄积交换是什么? 优先发送标志是什么 (P31)

4. 传输层

  • 传输层有两个任务,那两个?发送数据包是传输层的任务吗? 是谁的任务?
  • 传输层最著名的两个协议(P66)
    • TCP能解决什么样的问题,完成一次TCP链接最少需要几次收发包,存在什么问题
    • UDP主要应用于什么场合

5. 会话层

  • 会话层有两个任务,那两个?(P25)

6. 表示层

  • 为什么需要表示层,表示层能做什么 (P24)

7. 应用层

  • 应用层用于做什么, 举几个应用层相关的应用,以及背后牵扯到的协议
    • WWW: HTTP是什么层协议,HTML是什么层协议
    • 邮件: 普通文本邮件什么协议,带图邮件什么协议,分别什么层
    • 文件传输:  什么协议,建立什么链接,建立几次? 分别什么目的?
    • 远程登陆 : SSH & TELNET
  • 应用层相关硬件:4-7层交换机&网关 (P42)
    • 这两件东西有什么相同的作用,用于做什么
    • 想比于低层交换机,4-7交换机还能做什么? 举一个4-7层交换机做的事
    • 想比于4-7层交换机,网关还能做什么? 举一个网关做的事


数据链路层的里里外外

1. MAC地址

1.1 MAC地址的构成(78)

  • MAC地址谁给定的,MAC地址在哪
  • 一串MAC地址长48位,其中
    • 第一位取0指?取1指?ANS
    • 第二位取0指?取1指?
    • 3~24位指代什么?25~48位指代什么?

1.2 MAC地址不一定是唯一的(79)

  • 从两个事例说明为什么MAC地址可以做到不唯一
  • 满足什么条件,就算MAC地址不唯一也不会出问题


2. 共享介质 & 非共享介质网络

2.1 一句话描述清楚什么是这里的介质指的是什么,共不共享最直接的区别是什么(83)

  • 最直接的区别是你面前那条线路是不是只有你一个人使用
  • 最大的区别是共享介质情况下,网络一次只能被一个人占用,而非共享介质则在
    交换机的辅助下完成了网络同时被多人共同使用

2.2 共享介质

  • 共享介质情况下为什么要使用同轴电缆?使用了同轴电缆可能会带来什么问题?
  • 共享介质下数据帧是怎么在诸多主机之间传递的?
  • 争用方式
    • 简单陈述一下CSMA的工作情况,可能会遇到一个什么问题
    • 什么是CSMA/CD,描述一下这种方式是怎么解决上述问题的(81)
  • 令牌传递方式
    • 简单陈述一下令牌传递方式是怎么工作的
    • 令牌传递解决了什么问题,又引入了什么新问题

2.3 非共享介质

  • 非共享介质比共享介质多使用了一件设备,这个设备叫什么
  • 简单描述一下非共享介质是怎么工作的
  • 通过使用双轴电缆/光纤,升级电缆解决了一个什么问题
  • 什么是半双工,什么是双工


3. MAC地址的转发过程

3.1 为什么交换机本质是一个网桥 (84)

事实上两个主机如果用的不是一条网线,他们就不在一个物理链路 -> 不在一个网络内,
网桥用于连接两个不同的网络生成一个逻辑链路,这样他们也算在一个网络内 -> 实现MAC转发

3.2 交换机的工作过程

3.3 转发表的自生成过程

转发表存在于交换机内,用于将MAC地址与交换机借口对应上,每一次有主机
发送数据包,根据源MAC地址与端口信息生成对应关系并储存,完成一次学习

3.4 交换机的转发方式

  • 存储转发是什么样的,有什么优势
  • 直通转发是什么样的,有什么优势劣势
  • FCS位用于干什么,为什么FCS位能够检查被破坏的帧 (94)
  • 交换机是如何实现消息优先度判断的 (94)

3.5 网络环路检测

  • 环路可能会带来一个什么问题(85)
  • 那两种方法可以用于检测网络环路

3.6 VLAN

  • VLAN的出现原因是什么,列出一个场景,我们会需要VLAN出现
  • VLAN由谁实现
  • VLAN能做什么,描述VLAN的工作过程 ,如何利用VLAN划分出多个虚拟局域网 (87)
    • 用于生成虚拟局域网,按照端口划分出多个网段,此时他们已经处于不同局域网内了
    • 信息来到交换机的时候,交换机可以根据需要,过滤部分信息,限制广播范围
    • 如果有需要可以再次重新划分网段


4. 多种多样的数据链路种类 -> 以太网

4.1 以太网? 那我们上面在说什么?

聊到现在的 "网络" / "链路" / "MAC转发" / "局域网" 其实本质上都是指一个小范围的局域网,我们都是在讨论在一个局域网内,信息是如何传播的。

实现局域网方式很多,以太网就会是最常见最广泛的所谓以太网的实现就是在描述,我们应该怎么把这么多主机联络在一起构成一个局域网。之前聊到的 同轴电缆 / 双轴电缆光纤+交换机 都是以太网展现给我们的形态,总而言之就是用网线连一起了。


5. 多种多样的数据链路种类 -> 其他局域网的实现方式

5.1 无线局域网 & 蓝牙

5.2 PPP

  • PPP想比于以太网&FDDI最大区别在那?
  • 没有了物理层的支持,PPP协议是怎么实现的?
    • 依赖电话线,专线作为物理层实现局域网


6. 利用电话线上网 -> PPP及衍生品

6.1 PPPoE

  • 电话线是怎么上网的
    • PPP本身没有物理线路,因此就把PPP架设在电话线构成的以太网上实现互联网接入。因而实际上是电话线承载了传输数据包的任务,利用PPP协议传输数据
    • 这种方式直接使用现成的电话线就好,因而在早期普及比较快
  • 拨号上网的过程,什么是猫
    • 猫是调制调节器
    • 电脑发数字信号,猫把数字信号变成模拟信号
    • 猫顺着电话线将模拟信号发送给ISP,猫上ISP内网了
    • ISP将数字信号转发,猫上互联网了

7. 其他常见上网方式

7.1 ADSL的上网方式(111)

  • ADSL做了一些什么改动,大幅增加了电话线上网速度?

7.2 光纤入户/楼(111)

  • 光纤入楼的时候是怎么将光信号分给不同用户的

7.3 专线

  • 专线相比于别的网络有什么区别

7.4 VPN(113)

  • ISP提供的VPN是怎么做到彼此相互隔离的?
  • 个人VPN是怎么互相区分的?


IP/IP协议

1. 基于数据链路层, 我们开始进入网络层

  • IP协议就数据链路层而言,发挥着什么样的作用(117)
  • 就一次消息发送过程而言,陈述一下IP/数据链路层分别负责了什么
  • 在局域网内转发消息的过程中,IP是怎么看待数据链路,数据链路转发中怎么对待IP


2. IP协议的一些特性

  • 无连接的特性
    • 指什么?联系TCP特性说说(123)
    • 为什么不把IP设置成有连接性质的?
  • IP是与网卡之间是什么关系,一张网卡只能关联一个IP吗?
  • IP地址从那儿来? IP地址是固定的吗?
    • 在ADSL时代,你一上网就会有一个IP,但是每次重连就会换IP
      除非你主动申请一个固定IP你的网卡上才会有一个固定IP
    • 现在你的网卡一般都会被ISP送一个固定的私有IP,你通过私有IP
      联系ISP完成上网,如果你主动申请,你的网卡上也会有一个固定的公网IP
  • IP分割行为
    • MTU是什么? 为什么不同链路会有不同的MTU? (140)
    • 为什么会IP分割?
    • IP分割是分割什么?分割过程是谁进行的?重组过程是谁进行的?
    • 为什么要这样安排分割/重组
    • 路经MTU发现,为什么不希望路由器来做切割?三个原因 (141)
    • 路经MTU发现的执行过程 (142)


3. IP地址本身的构成

3.1 IP地址由 网络标识 + 主机标识 构成

  • 网络标识是用于干什么的,说说网络标识与路由器之间的关系(125)
  • 主机标识又是用于干什么的
  • 网络标识相同说明什么问题?网络+主机标识相同说明什么问题

3.2 使用分类的方式归类IP地址

  • 在给定一个IP地址的情况下,如何区分这个IP是那一类的?
  • 为什么要给IP地址分类呢?联系一个企业/组织说说
  • A/B/C/D类地址的网络标识位分别是多少?D类标识,是用于干嘛的
  • 一个C类地址 -> 192.0.0.0 & 192.0.0.128分别用于干什么的 (127)

3.3 使用子网掩码归类IP地址

  • 一个A类地址的网络标识范围是 11111111.00000000.000... 
    • 解释一下这里的1与0分别代表什么(130)
    • 用两种方式写出A/B/C类地址的子网掩码(decimal)
  • 使用A/B/C归类的方式现在出现了什么问题 (132)
  • 子网掩码是如何解决上述问题的?(131)

3.4 CIDR的合并

  • 合并CIDR主要有一个什么好处 (132)
  • 想把203.183.224.0/23与203.183.225.0/23合并,合并后对应的网段是?
  • VLSM解决一个什么问题? 从一个企业/组织内部说说 (132)

3.5 私有地址的引入

  • 在私有地址出现之前,部门内部主机&IP的关系是怎样的?有什么问题
  • VPC出现之初是作何打算的 ? 它的IP是怎么安排的?
  • 是什么技术让部门内部主机出现了public& private_ip 混用,描述一下
    • NAT, 能让公网/内网IP互换,VPC内机器联络外网就可以依托NAT
  • 如今部门内部的主机&IP关系是怎样的
    • 目前我们仅仅在关键节点上绑定pub_ip, 这些关键节点一般都是路由器这样,
      部门内部基本都使用私有IP,内外网沟通依托NAT技术


4. 路由/路由表

4.1 路由

  • 为什么需要路由?直接指定IP送不到吗?(118)
  • 什么是多跳路由

4.2 路由表

  • 路由表是干什么的? 路由&路由表之间的关系是怎样的 (121)
  • 路由表中的字段长什么样,随便举出一个示例
  • 默认路由
    • 默认路由是做什么的,为什么需要默认路由,有两个原因(138)
    • 默认路由是怎么被标记出来的
  • 最长匹配原则是什么
  • 主机路由是什么? 为什么需要它 ? 使用主机路由有什么不好的地方 ? 
  • 环回地址是什么?什么时候我们会需要环回地址?  (138)
  • 路由表的聚合过程? 有什么好处 (139)

5. 广播/单播/组播 是什么

6. IPv4首部解析


IP协议相关技术

1. DNS

1.1 DNS为什么会出现

  • 为什么需要DNS
  • 一开始的时候主机名与IP是怎么对应上的,这么做会有什么问题

1.2 DNS & 域名服务器

  • DNS系统一共解决了两个重要问题,那两个?怎么解决的(159)
  • 域名服务器
    • 定义是什么
    • 域名 imperial.ac.uk 的域名服务器分级有那些
    • `uk` 域名服务器相关信息存在那里?
    • `uk` 域名服务器里面存了那些信息
  • 解析器是什么,存在于那里
  • 某主机现在想登陆 imperial.ac.uk 
    • 查询DNS的详细过程分析一下,假设全程彼此未知
    • 查询完成以后,DNS系统会多出那些信息?
  • DNS记录 A/NS/CNAME/SOA 分别代表什么


2. ARP (重点)

2.1 为什么

  • 只要我知道对方IP就发消息好了,为什么要把MAC牵扯进来

2.2 ARP是准备干嘛的

  • 是用来干嘛的
  • 如果目标主机就在当前链路上,ARP会让你干嘛
  • 如果目标主机并不在当前链路上,ARP会让你干嘛

2.3 ARP的工作原理

  • 一句话说说ARP是靠什么知道下一站目的地MAC地址
  • 主机A&B现在就在同一链路上,描述一下ARP的工作过程,如何实现链路内IP通信
    • 主机A只有B的IP,为了获得B的MAC地址,广播ARP请求包,包里包含了B的IP地址,现在链路上所有主机都收到了这个请求,他们看看这个IP如果跟自己一样,发送一个自己ARP响应包,包里包含了自己的MAC地址
  • 主机A&B不在同一链路上,描述一下ARP的工作过程,如何实现路由跳转
    • 如果目标主机不在当前链路内,那么自然没有主机会响应它。但是路由器也会收到这样的广播,路由器发现这个所谓B主机IP并不在当前局域网内,于是就会发送自己的MAC地址作为返回,从现在开始所有发给主机B的消息全都会发给路由 
  • 现在我们能做到路由跳转以及链路内通信,实现了IP通信

3.3 IP & MAC为什么互相需要对方

  • 只用MAC行不行
    • 不行,没有层次性
  • 只用IP行不行
    • 事实不行,因为任何信息传送本质上都是数据链路传送,没有数据链路帮你传送一切免谈,但是数据链路是不认IP的,因此一切IP传送都是靠MAC传送依托的
  • 我不做ARP,依靠广播确认接收方行不行
    • 不行,假设主机A往另一个网发消息,但是不知道第一站给谁,开始广播,网内路由器C&D接收到消息,C&D全都会尝试把消息发给接收方,于是消息被发送两次。 我们为了确认消息只被发一次于是发送ARP
  • 我承认MAC的存在,但我发消息只填写IP,具体怎么从路由到接收靠ARP
    • 可以,现在就这样的,因为你不知道所有MAC,所以你只填写IP,剩下来的全靠ARP
  • 假设我重新设计网络,抹掉MAC,用IP唯一表征设备可以吗
    • 不可以,假设路由器只通过IP=10.0.0.1辨识主机A,过了一会儿主机A换成了10.0.0.2,而主机B使用了10.0.0.1,那么路由器想把消息转发给A,它会发到10.0.0.1
      然后主机B收到了这条消息。`IP是什么`这一点本身就非常不稳定
    • 好,现在我把IP焊死在网卡上,很稳定了吧,把IP做的像MAC一样,唯一辨识,可以吗? 不行,这样的话路由器根本不可能通过网段辨别是不是在当前局域网内
    • 那我设计一条动态IP一条静态IP,静态焊死,动态随机分配。路由器依据动态IP寻址? 不行,你所谓的这条静态IP想想是不是就是MAC本身


3. ICMP

3.1 一句话描述ICMP是用来干嘛的(169)

3.2 ICMP消息错误类型

  • 不可达消息指什么,两种可能
  • 重定向消息会在什么情况下出现
  • 超时消息指什么,跟IPv4 首部中的那个字段相关,举出一个超时消息发挥作用的示例


4. DHCP

4.1 DHCP出现之前,我们每次想接入局域网面临一个什么问题

4.2 在布置DHCP服务器之前,我们需要准备哪些必需信息 (176)

4.3 现在假设主机A尝试接入局域网,描述一下分配IP的全过程


5. NAT

5.1 用一句话描述NAT技术是用来解决什么问题的

5.2 VPC & NAT

  • 描述VPC内主机是如何在NAT的辅助下,与外界互联网相互沟通的
  • NAT表是什么?NAT表怎么生成?什么时候生成?什么时候删除?(180)
  • 设想一个场景,VPC内多台主机同时在与外界联络,这会产生什么问题(180)

5.4 NAPT是什么,为什么NAPT就能解决上述问题了?TCP连接的时候还需要一个什么字段?

5.5 NAT会存在什么问题,三点 (181)