軟考：高級軟件架構師學習筆記——計算機網絡

學前說兩句

計算機網絡是比較簡單的章節，內容不太難，而且在軟考中的占比也不是太高，個人在這里的投入不是太多，主要是各種TCP/IP協議，端口，網絡規劃，存儲網絡架構，軟件定義網絡，這個大家多看多刷題。

核心內容

通信系統架構

局域網

如果核心設備有單臺那么就是單核心架構

如果核心設備有多臺那么就是多核心架構

多個核心設備構成一個環就是環型架構

廣域網

局域網接入的位置就是接入網

骨干網可靠的數據通信的網絡

分布網，多個局域網絡匯聚到一起

半冗余廣域網：有冗余鏈路的

對等子域廣域網：劃分子域

移動通信網絡

如果通過代理去做的，訪問外部網絡，就是一種透明的模式

如果是直接去訪問的外部網絡，就是一種非透明模式

網絡的分類 按照覆蓋范圍大小分類

按照傳輸方式分類

按照傳輸方式分類可以分為有線網絡和無線網絡

局域網的拓撲結構

5G技術

軟件定義網絡架構

軟件定義網絡架構簡稱SDN，用軟件來做網絡的隔離

存儲網絡架構

磁盤陣列

RAID 0 是所有空間全部用上，沒有備份的
RAID 1是只用一部分空間，是有備份的
RAID 0+1 是二者的結合
RAID 3 有一個固定的校驗盤

RAID 5 有一個分布式校驗盤（RAID 3 有一個固定的，一旦固定的壞了就完蛋了）

3塊，分布式，但是平均下來有一塊做校驗存儲，所以就是2塊，一共160T

假設例題中說有2塊80T，1塊160T，那么也按照3塊80T來計算

OSI七層模型

交換機

集線：類似于集線器，把網絡網絡終端加入到交換機，將其連接為一個整體

中繼功能：放大并轉發信號，擴展網絡傳輸距離，提升跨網段通信質量。

橋接功能：連接不同局域網段，支持數據跨網傳輸，實現網絡分割或擴展。

隔離沖突域：通過端口獨立沖突域設計，減少數據包碰撞，提升網絡效率與穩定性。

重啟確實清空，但是MAC地址表項是動態增長的

虛電路的交換方式是幀中繼

TCP/IP協議族

POP3（郵件收取協議）、SMTP （簡單郵件傳輸協議）郵件相關的

DNS 域名到IP 還有一個PRT是IP到域名

DHCP動態IP地址分配的協議，主機自動獲取IP
SNMP簡單網絡管理協議：網絡管理上的
TFTP：簡單文件共享協議

ICMP：網絡差錯效驗的協議（ping命令）

IGMP：組播協議

ARP：IP找MAC

RARP：MAC找IP

A.TCP的窗口大小不是固定的

B.在后向糾錯系統中，會要求重復

D.不需要建立虛通路

DHCP

DHCP的分配方式

分配方式是指的是DHCP服務器，當分配不了的時候，就會分配無效地址

一開始的時候客戶端并不知道DHCP服務器在哪里，而是通過廣播DISCOVER的方式來尋找DHCP服務器，服務器可能有多臺，誰能提供服務 誰就會回復，OFFER，客戶端收到之后，就會請求REQUEST（攜帶mac地址），服務端收到之后，自己進行驗證，如果發現沒有問題，就會回復ACK，這是理想情況，還有一種情況是驗證不通過就會回復NACK

還有一種是客戶端主動釋放，不用了，或者客戶端認為這個IP有沖突，拒絕DHCP分配的。

C要根據DHCP的分配來

DNS

不同主題，域名映射IP的過程是不一樣的

window是hosts

網絡規劃與設計 網絡構建關鍵技術

轉發規則一致性更新技術：兩個平面轉發規則一致性更新技術

高可用：通過冗余，可以從硬件和軟件兩個可以

雙協議棧：既可以識別IPv4，又可以識別IPv6

隧道：在IPV4的基礎上提供IPV6

網絡地址翻譯技術：通過路由器硬件對地址進行轉換，實現IPV4和IPV6的共同支持

層次化網絡設計

網絡冗余設計

高可靠和高可用

思維導圖

# 計算機網絡 - 核心知識思維導圖 │ ├── 0?? 通信系統架構 (★) │ ├── 通信系統架構 │ │ ├── 局域網 (LAN) │ │ │ ├── 組成：計算機、交換機、路由器 │ │ │ ├── 定義：有限地理范圍內，傳輸介質互聯的 計算機組 ，封閉型網絡 │ │ │ ├── 典型架構風格 │ │ │ │ ├── 單核心架構 │ │ │ │ ├── 雙核心架構 │ │ │ │ ├── 環形架構 │ │ │ │ └── 層次局域網架構 │ │ │ ├── 拓撲結構 │ │ │ │ ├── 星狀結構 │ │ │ │ │ ├── 特點 │ │ │ │ │ │ ├── 中心節點，結構簡單，建網容易，便于控制 │ │ │ │ │ │ └── 任意兩個節點間的通信最多兩步 │ │ │ │ │ └── 缺點：中心節點故障則全網癱瘓 │ │ │ │ ├── 樹狀結構 │ │ │ │ │ ├── 特點：分級集中，成本低，擴充方便，雙向傳輸 │ │ │ │ │ └── 缺點： 非葉節點 故障影響全網 │ │ │ │ ├── 總線結構 │ │ │ │ │ ├── 特點：所有節點通過總線連接 │ │ │ │ │ └── 缺點：總線負載有限，故障影響所有節點 │ │ │ │ ├── 環狀結構 │ │ │ │ │ ├── 特點：首尾相連閉合環形，信息單向流動 │ │ │ │ │ └── 缺點：不便擴充，任一節點故障導致物理癱瘓 │ │ │ │ └── 網狀結構 │ │ │ │ ├── 特點：節點彼此均有鏈路，可靠性高 │ │ │ │ └── 缺點：布線繁瑣，成本高，控制復雜 │ │ ├── 廣域網 (WAN) │ │ │ ├── 組成 │ │ │ │ ├── 骨干網、分布網、接入網（典型規模） │ │ │ │ └── 骨干網 、接入網（規模較小時） │ │ │ ├── 典型架構風格 │ │ │ │ ├── 單核心廣域網 │ │ │ │ ├── 雙核心廣域網 │ │ │ │ ├── 環形廣域網 │ │ │ │ ├── 半冗余廣域網 │ │ │ │ ├── 對等子域廣域網 │ │ │ │ └── 層次子域廣域網 │ │ │ └── 網絡交換 方式： 分組交換 （Internet核心交換方式） │ │ └── 移動通信網絡 │ │ ├── 5G技術的主要特征 │ │ │ ├── 服務化架構 (SBA)：網絡功能靈活定制、按需組合 │ │ │ └── 網絡切片 ：物理網絡切出多個邏輯網絡，降低建網運維成本，避免為每一個服務建設專用物理網絡（實現虛擬邏輯獨立） │ │ └── UE 接入模式 （獲取多樣化服務） │ │ ├── 透明模式 │ │ ├── 非透明模式 │ │ └── 說明：幫助手機等設備接入不同網絡（如互聯網、專用網等） │ ├── 軟件定義網絡 (SDN) │ │ ├── 核心思想：控制面與數據面分離，靈活控制流量 │ │ └── 三大平面 │ │ ├── 應用平面：運行網絡應用，無需關心底層細節就可編程、部署應用 │ │ ├── 控制平面：SDN控制器（網絡大腦），掌握全局網絡信息 │ │ └── 數據平面：交換機/路由器等物理硬件，單純負責數據的轉發 │ └── 存儲網絡架構 │ ├── 定義：訪問磁盤存儲方式 │ ├── 直連式存儲 (DAS) │ │ └── 計算機通過I/O端口 直接訪問存儲設備 的方式 │ ├── 網絡連接存儲 (NAS) │ │ └── 計算機通過分布式文件系統訪問存儲設備的方式，基于 以太網 ，注重低成本 │ └── 存儲區域網絡 (SAN) │ └── 計算機通過構建獨立的存儲網絡訪問存儲設備的方式，基于以太網和光纖，注重高性能 │ ├── 1?? 網絡有關指標 (★) │ └── 時延 │ ├── 網絡延遲公式 │ │ └── 網絡延遲 = 處理延遲 + 排隊延遲 + 發送延遲 + 傳播延遲 │ ├── 服務器延遲主要原因 │ │ ├── 隊列延遲 │ │ └── 磁盤延遲 │ ├── 對等網絡延遲特點 │ │ └── 總線式連接，網絡中的終端數量越多，延遲就越大 │ ├── 路由器與交換機轉發方式對比 │ │ ├── 路由器：存儲轉發 │ │ ├── 交換機：直接轉發 │ │ └── 結論：交換機的時延小 │ └── Internet傳輸延遲 │ └── 數據在Internet中傳輸時，由于互聯網的轉發數量大、經過節點多，所以會帶來更大的延遲 │ ├── 2?? 組網技術 (★) │ ├── 七層模型 │ │ ├── 7?? 應用層 │ │ │ ├── 主要功能：實現具體的應用功能 │ │ │ └── 主要設備及協議：POP3 │ │ ├── 6?? 表示層 │ │ │ ├── 主要功能：數據的格式與表達、加密、壓縮 │ │ │ └── 主要設備及協議：FTP、HTTP、TFTP、DHCP │ │ ├── 5?? 會話層 │ │ │ ├── 主要功能：建立、管理和終止會話 │ │ │ └── 主要設備及協議：Telnet、SMTP、SNMP、DNS │ │ ├── 4?? 傳輸層 │ │ │ ├── 主要功能：端到端的連接 │ │ │ └── 主要設備及協議：TCP、UDP │ │ ├── 3?? 網絡層 │ │ │ ├── 主要功能：分組傳輸和 路由選擇 │ │ │ └── 主要設備及協議 │ │ │ ├── 設備： 三層交換機 、路由器 │ │ │ └── 協議：ARP、RARP、IP、ICMP、IGMP │ │ ├── 2?? 數據鏈路層 │ │ │ ├── 主要功能：傳送以幀為單位的信息 │ │ │ └── 主要設備及協議 │ │ │ ├── 設備：網橋、交換機（多端口網橋）、網卡 │ │ │ └── 協議：PPTP、L2TP、SLIP、PPP │ │ ├── 1?? 物理層 │ │ │ ├── 主要功能： 二進制 傳輸 │ │ │ └── 主要設備及協議：中繼器、集線器（多端口中繼器） │ │ └── 備注 │ │ ├── Internet網絡核心采取分組交換 │ │ └── 以太網幀最小長度為64字節 │ └── 交換技術 │ ├── 交換機功能 │ │ ├── 集線功能 │ │ ├── 中繼功能 │ │ ├── 橋接功能 │ │ └── 隔離沖突域功能 │ ├── 基本交換原理：基于MAC地址識別，封裝轉發，建立臨時交換路徑 │ └── 交換機核心功能 │ ├── 轉發路徑學習：根據源MAC建立 端口映射 ，寫入MAC地址表 │ ├── 數據轉發：查MAC地址表，向對應 端口轉發 │ ├── 數據泛洪：目的MAC不在表中，向所有端口（除源端口）轉發 │ └── 鏈路地址更新：定期更新（如300秒） │ ├── 初始狀態：地址表為空 │ └── 重啟/清空：地址表清空 │ ├── 3?? TCP/IP協議族 (★★★) │ ├── 模型概述：TCP/IP模型與OSI七層模型對應 │ │ ├── 應用層 │ │ │ ├── 應用層 │ │ │ │ ├── POP3 │ │ │ │ │ └── 110端口，郵件收取（基于TCP） │ │ │ │ └── IMAP │ │ │ │ └── 143端口 ，郵件客戶端通過此協議從 郵件服務器 獲取郵件信息、下載郵件（基于TCP） │ │ │ ├── 表示層 │ │ │ │ ├── FTP │ │ │ │ │ ├── 20數據端口，21控制端口 │ │ │ │ │ └── 文件傳輸協議（基于TCP） │ │ │ │ ├── HTTP │ │ │ │ │ └── 80端口 ，超文本傳輸協議，網絡傳輸，基于TCP │ │ │ │ ├── DHCP │ │ │ │ │ └── 67端口 ，IP地址自動分配，基于UDP │ │ │ │ └── TFTP │ │ │ │ └── 69端口， 簡單文件傳輸協議 ，基于UDP │ │ │ └── 會話層 │ │ │ ├── Telnet │ │ │ │ └── 23端口，遠程登錄，基于TCP │ │ │ ├── SMTP │ │ │ │ └── 25端口，郵件發送，基于TCP │ │ │ ├── SNMP │ │ │ │ └── 161端口，簡單網絡管理協議，基于UDP │ │ │ └── DNS │ │ │ └── 53端口，域名解析協議，記錄域名與IP的映射關系，基于UDP │ │ ├── 傳輸層 │ │ │ └── 傳輸層 │ │ │ ├── TCP │ │ │ │ └── 可靠的傳輸協議，根據端口號將報文交付給上一層的進程，可以對應用層進程進行尋址 │ │ │ └── UDP │ │ │ └── 不可靠的傳輸協議 │ │ ├── 網際層 │ │ │ └── 網絡層 │ │ │ ├── IP │ │ │ ├── ICMP │ │ │ │ └── ping，因特網控制協議 │ │ │ ├── IGMP │ │ │ │ └── 組播協議 │ │ │ ├── ARP │ │ │ │ └── 地址解析協議 ，IP → MAC │ │ │ └── RARP │ │ │ └── 反向地址解析協議 ，MAC → IP │ │ └── 網絡接口層 │ │ ├── 物理層 │ │ └── 數據鏈路層 │ │ ├── CSMA/CD │ │ └── TokenRing │ ├── 動態主機配置協議 (DHCP) │ │ ├── 模型：客戶機/服務器（一個園區網可有多個DHCP服務器） │ │ ├── 服務范圍 │ │ │ ├── 服務于一個網段 │ │ │ └── 通過DHCP中繼服務多個子網 │ │ ├── 客戶端行為 │ │ │ ├── 默認自動發現DHCP服務器，不需要手動指定服務器地址 │ │ │ └── 獲取IP地址之前沒有合法IP，使用0.0.0.0作為源地址發送廣播請求 │ │ ├── 分配方式 │ │ │ ├── 固定分配：管理員分配 │ │ │ ├── 動態分配：有有效期限的IP地址 │ │ │ └── 自動分配：無限長IP地址 │ │ ├── 關鍵機制 │ │ │ ├── 無效地址：169.254.X.X 和 0.0.0.0 │ │ │ ├── 租約：默認8天，過半續租，當租約超過87.5%時，如果仍然沒有和當初提供IP的DHCP服務器連接上，就要開始連接其他的DHCP服務器 │ │ │ └── 沖突處理：客戶端發DhcpDecline拒絕已用地址 │ │ ├── 相關交互 │ │ │ ├── DHCP發現（DISCOVER） │ │ │ ├── DHCP提供（OFFER） │ │ │ ├── DHCP請求（REQUEST） │ │ │ ├── DHCP確認（ACK） │ │ │ ├── DHCP拒絕（NACK） │ │ │ ├── 客戶端釋放（RELEASE） │ │ │ └── 客戶端拒絕分配（Decline） │ │ └── 注意：DHCP服務需主動開啟，非默認開啟 │ └── 域名系統 (DNS) │ ├── 查詢方式 │ │ ├── 遞歸查詢：服務器必須返回最終映射 │ │ └── 迭代查詢：服務器每次回復結果（映射或下一級服務器地址） │ ├── 典型解析流程 │ │ └── 瀏覽器 → HOSTS → 本地緩存 → 本地域名服務器(遞歸) → 根域名服務器 (迭代) → 頂級域名服務器 → 權限域名服務器 │ ├── 相關考點 │ │ ├── HTTP請求 前：可能執行DNS查詢或ARP廣播，但不會請求Web應用內容 │ │ ├── Linux DNS 配置文件 ：/etc/resolv.conf │ │ │ ├── nameserver：定義DNS服務器的IP地址 │ │ │ ├── domain：定義本地域名 │ │ │ ├── search：定義域名的搜索列表 │ │ │ └── sortlist：對返回的域名進行排序 │ │ └── 反向解析問題：IP查不到域名，需創建PTR記錄 │ └── 潛在問題：根域名服務器若采用遞歸查詢，嚴重影響性能 │ ├── 4?? 網絡規劃與設計 (★) │ ├── 網絡規劃設計過程 │ │ ├── 1. 需求分析 │ │ │ └── 產物：需求規范 │ │ ├── 2. 通信規范分析 │ │ │ └── 產物：通信規范 │ │ ├── 3. 邏輯網絡設計 │ │ │ ├── 內容 │ │ │ │ ├── 網絡 結構設計 │ │ │ │ ├── 物理層技術選擇 │ │ │ │ ├── 局域網技術選擇與應用 │ │ │ │ ├── 廣域網技術選擇與應用 │ │ │ │ ├── 地址設計與命名模型 │ │ │ │ ├── 路由協議 選擇 │ │ │ │ ├── 網絡管理 │ │ │ │ ├── 網絡安全 │ │ │ │ └── 邏輯網絡設計文檔 │ │ │ └── 產物： 邏輯設計 文檔 │ │ ├── 4. 物理網絡設計 │ │ │ ├── 內容 │ │ │ │ ├── 設備選型 │ │ │ │ ├── 結構化布線 │ │ │ │ ├── 機房設計 │ │ │ │ └── 物理網絡設計相關的文檔規范（如：軟硬件清單，費用清單） │ │ │ └── 產物：物理結構設計文檔 │ │ └── 5. 實施階段 │ │ └── 產物：實施物理網絡設計，安裝和維護 │ ├── IPv4/IPv6融合技術 │ │ ├── 雙協議棧：同時支持IPv4和IPv6協議棧 │ │ ├── 隧道技術 ：在IPv4網絡上構建IPv6（ISATAP、6to4等） │ │ └── 網絡地址翻譯技術：實現IPv4與 IPv6地址 轉換 │ ├── 層次化網絡設計 │ │ ├── 設計原則：設計的時候先設計接入層，因為接入層代表需求 │ │ ├── 核心層：高速 數據交換 、出口路由，常用冗余機制 │ │ ├── 匯聚層：網絡訪問策略控制、數據包處理、 廣播域 定義、尋址 │ │ └── 接入層：用戶接入、計費管理、MAC地址過濾、收集用戶信息（IP地址、MAC地址、訪問日志） │ └── 網絡冗余設計 │ ├── 目標：提高可用性和負載分擔 │ ├── 備用路徑 │ │ ├── 作用：主路徑失效時投入使用 │ │ └── 設計時考慮因素：帶寬、切換時間、 非對稱 、自動切換、測試 │ └── 負載分擔 │ ├── 作用：并行鏈路提供流量分擔，提高性能（冗余的一種形式） │ ├── 負載均衡：主備路徑相同時 │ ├── 策略路由 分流：主備路徑不同時 │ └── 核心理解：備用路徑并非總是與主路徑同時投入使用 │ ├── 5?? 其他知識 (★) │ └── ACL過濾 │ └── 訪問控制列表 是路由器和交換機接口的指令列表，用于控制端口進出的數據包。ACL適用于所有的路由協議，如IP、IPX、AppleTalk等 │ └── 6?? 網絡存儲技術 - RAID (★) ├── 定義：獨立磁盤冗余陣列，簡單說就是：把多個硬盤組合起來，變成一個“超級硬盤”使用，目的是要么更快、要么更安全、要么兩者兼得 ├── 常見級別 │ ├── RAID 0 │ │ ├── 條帶化，無冗余 │ │ ├── 磁盤利用率：100% │ │ └── 特點： 并行處理 ，讀寫性能最高，但無容錯能力 │ ├── RAID 1 │ │ ├── 鏡像，兩塊磁盤互為備份 │ │ ├── 磁盤利用率：50% │ │ └── 特點：高可靠性，寫性能一般，讀性能較高 │ ├── RAID 3 │ │ ├── 專用校驗盤 │ │ ├── N+1 模式，N塊存數據，1塊專門存“校驗信息”（用來恢復數據） │ │ ├── 磁盤利用率：(n-1)/n │ │ ├── 示例：假設有4塊盤 A、B、C（數據盤）、D（校驗盤）。D存儲的校驗值 = A XOR B XOR C。若A盤損壞，可通過 B XOR C XOR D 恢復A的值。例如：A=1, B=2, C=3, 則 D=1 XOR 2 XOR 3 = 0。A損壞后，恢復 A = 2 XOR 3 XOR 0 = 1。 │ │ └── 特點：壞一個盤可以恢復數據 │ ├── RAID 5 │ │ ├── 分布式校驗，沒有專用校驗盤 │ │ ├── 不是把數據完整復制一遍，而是“算出一種數學關系”，讓任何一塊盤壞了，都能靠其他盤 + 這個“關系”重新算出來，所以它壞一個盤可修復 │ │ ├── 磁盤利用率：(n-1)/n │ │ └── 示例：3塊80T硬盤，容量為160T │ ├── RAID 6 │ │ ├── 雙重校驗，兩塊盤存校驗信息 │ │ ├── 磁盤利用率：(n-2)/n │ │ └── 特點：允許兩塊磁盤同時故障，容錯性更強 │ └── RAID 10 (RAID 1+0，也稱RAID 0+1) │ ├── 至少4塊硬盤，先把硬盤兩兩配對，做成“鏡像組”（RAID 1），然后再把這些“鏡像組”拼起來，做成“條帶組”（RAID 0） │ ├── 磁盤利用率：50% │ └── 特點：兼具高可靠性和高性能 └── 核心價值：通過冗余提高數據安全性，通過條帶化提高I/O性能