軟件設(shè)計(jì)師考試 | 第十章 網(wǎng)絡(luò)與信息安全基礎(chǔ)知識(shí) | Internet及應(yīng)用

(一)Internet概述

Internet由美國的ARPANET網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來恩袱,因此乒验,它沿用了ARPANET使用的TCP/IP協(xié)議挥转。

Internet中分布著一些覆蓋范圍很廣的大網(wǎng)絡(luò)兜看,這種網(wǎng)絡(luò)稱為“Internet主干網(wǎng)”骨坑,它們一般屬于國家級(jí)的廣域網(wǎng)撼嗓。主干網(wǎng)一般只延伸到一些大城市或重要地方,在那里設(shè)立主干網(wǎng)站點(diǎn)欢唾。每一個(gè)主干網(wǎng)結(jié)點(diǎn)可以通過路由器將廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)連接起來且警,一個(gè)結(jié)點(diǎn)還可以通過另外的路由器與其他局域網(wǎng)再互連,由此形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)礁遣。


(二)Internet地址

Internet上的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)斑芜、每個(gè)用戶都有唯一的地址來標(biāo)識(shí)它是誰和在何處,以方便于幾千萬個(gè)用戶亡脸、幾百萬臺(tái)計(jì)算機(jī)和成千上萬的組織押搪。

Internet地址格式主要有兩種書寫形式:域名格式和IP地址格式。

1. 域名

域名通常是用戶所用的主機(jī)的名字或地址浅碾。域名格式由若干部分組成大州,每個(gè)部分又稱為子域名,它們之間用“.”分開垂谢,每個(gè)部分最少由兩個(gè)字母或數(shù)字組成厦画。

一個(gè)完整、通用的層次型主機(jī)域名由以下四個(gè)部分組成:

  • 計(jì)算機(jī)主機(jī)名
  • 本地名
  • 組名
  • 最高層域名

2. IP地址

Internet中的主機(jī)地址是用IP地址來唯一標(biāo)識(shí)的滥朱。

每個(gè)IP地址由四個(gè)小于256的數(shù)字組成根暑,數(shù)字之間用“.”分開。

InternetIP地址共有32位徙邻,4個(gè)字節(jié)排嫌。它有兩種表示格式:二進(jìn)制格式和十進(jìn)制格式。

Internet中的地址可分為五類:

  • A
    A類網(wǎng)絡(luò)地址占有 1個(gè)字節(jié)8位)缰犁。
    定義 最高位為0 來標(biāo)識(shí)此類地址淳地,余下7位為真正的網(wǎng)絡(luò)地址,支持 1~126 個(gè)網(wǎng)絡(luò)帅容。
    后面的3個(gè)字節(jié)(24位)為主機(jī)地址颇象,共提供2^24-2個(gè)端點(diǎn)的尋找。
    A類網(wǎng)絡(luò)地址第1個(gè)字節(jié)的十進(jìn)制值為 000~127 并徘。
  • B
    B類網(wǎng)絡(luò)地址占有 2個(gè)字節(jié) 遣钳。
    定義 最高兩位為10 來標(biāo)識(shí)此類地址,其余14位為真正的網(wǎng)絡(luò)地址麦乞,主機(jī)地址占后面的2個(gè)字節(jié)(16位)蕴茴,所以B類全部的地址有(2^14-2)*(2^16-2)=16382*65534個(gè)劝评。
    B類網(wǎng)絡(luò)地址第1個(gè)字節(jié)的十進(jìn)制值為 128~191
  • C
    C類網(wǎng)絡(luò)地址占有 3個(gè)字節(jié) 荐开。是最通用的Internet地址付翁。
    定義 最高三位為110 來標(biāo)識(shí)此類地址,其余21位為真正的網(wǎng)絡(luò)地址晃听,因此C類地址支持2^21-2個(gè)網(wǎng)絡(luò)百侧。主機(jī)地址占最后1個(gè)字節(jié),每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可多達(dá)2^8-2個(gè)主機(jī)能扒。
    C類網(wǎng)絡(luò)地址第1個(gè)字節(jié)的十進(jìn)制值為 192~223 佣渴。
  • D
    D類地址是相當(dāng)新的。它的 識(shí)別頭是1110 初斑,用于組播辛润,例如用于路由器修改。
    D類網(wǎng)絡(luò)地址第1個(gè)字節(jié)的十進(jìn)制值為 224~239 见秤。
  • E
    E類地址為實(shí)驗(yàn)保留砂竖,其 識(shí)別頭是1111
    E類網(wǎng)絡(luò)地址第1個(gè)字節(jié)的十進(jìn)制值為 240~255 鹃答。
各類地址分配方案

IP地址中乎澄,全0代表的是網(wǎng)絡(luò),全1代表的是廣播测摔。

網(wǎng)絡(luò)軟件和路由器使用子網(wǎng)驗(yàn)碼來識(shí)別報(bào)文是僅存放在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部還是被路由轉(zhuǎn)發(fā)到其他地方置济。在一個(gè)字段內(nèi),1的出現(xiàn)表明一個(gè)字段包含所有或部分網(wǎng)絡(luò)地址锋八,0表明主機(jī)地址位置浙于。例如,最常用的C類地址使用前3個(gè)字節(jié)來識(shí)別網(wǎng)絡(luò)挟纱,最后一個(gè)字節(jié)(8位)識(shí)別主機(jī)羞酗。因此,子網(wǎng)掩碼是255.255.255.0紊服。

子網(wǎng)驗(yàn)碼一般跟著一個(gè)特定的IP地址檀轨,用來為計(jì)算這個(gè)IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分和主機(jī)號(hào)部分提供依據(jù)。換句話說围苫,就是在寫一個(gè)IP地址后裤园,用于指明哪些是網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分撤师,哪些是主機(jī)號(hào)部分剂府。

子網(wǎng)驗(yàn)碼的格式與IP地址相同,所有對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)的部分用1填上剃盾,所有對(duì)應(yīng)主機(jī)號(hào)的部分用0填上腺占。

下表為:帶點(diǎn)十進(jìn)制符號(hào)表示的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼

地址類 子網(wǎng)掩碼位 子網(wǎng)驗(yàn)碼
A類 11111111 00000000 00000000 00000000 255.0.0.0
B類 11111111 11111111 00000000 00000000 255.255.0.0
C類 11111111 11111111 11111111 00000000 255.255.255.0

為了避免小的子網(wǎng)會(huì)造成許多IP地址浪費(fèi)的問題淤袜,出現(xiàn)了允許應(yīng)用不同大小的子網(wǎng)掩碼來對(duì)IP地址空間進(jìn)行子網(wǎng)劃分的解決方案,這種新的方案稱為可變長子網(wǎng)掩碼(VLSM)衰伯。

VLSM用一個(gè)十分直觀的方法來表示铡羡,那就是在IP地址后面加上“/網(wǎng)絡(luò)號(hào)及子網(wǎng)絡(luò)號(hào)編址位數(shù)”。例如意鲸,193.168.125.0/27就表示前27位表示網(wǎng)絡(luò)號(hào)烦周。

3. NAT技術(shù)

因特網(wǎng)面臨IP地址短缺的問題,解決這個(gè)問題的長期方案是采用IPv6協(xié)議怎顾,短期解決方案是網(wǎng)絡(luò)地址翻譯(NAT)读慎。

主要實(shí)現(xiàn)形式:

  • 動(dòng)態(tài)地址翻譯
    將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)抽象,稱為存根域槐雾。在任何時(shí)候存根域內(nèi)只有一部分主機(jī)要與外界通信夭委。存根域有一個(gè)邊界路由器,由它來處理域內(nèi)與外部的通信募强。


    動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)地址翻譯
  • 偽裝(也叫m : 1翻譯)
    用一個(gè)路由器的IP地址把子網(wǎng)中所有主機(jī)的IP地址都隱藏起來株灸。

    地址偽裝

4. IPv6簡介

IPv6具有長達(dá)128位的地址空間,因特網(wǎng)中的IP地址從理論上講會(huì)有2^128=3.4*10^38個(gè)擎值。

(1)IPv6數(shù)據(jù)包的格式

IPv6數(shù)據(jù)包有一個(gè)40個(gè)字節(jié)的基本首部慌烧,其后允許有0個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展首部,再往后是數(shù)據(jù)幅恋。

IPv6基本首部包括:

  • 版本號(hào)
    4位杏死,說明了IP協(xié)議的版本。對(duì)于IPv6而言捆交,該字段的值是0110淑翼。
  • 通信類型
    8位,其中優(yōu)先級(jí)字段占4位品追。
    IPv6把流分為兩大類玄括,即可進(jìn)行擁塞控制的和不可進(jìn)行擁塞控制的。每一類又分為八個(gè)優(yōu)先級(jí)肉瓦。優(yōu)先級(jí)的值越大遭京,表明該分組越重要。
  • 流標(biāo)號(hào)
    20位泞莉。所有屬于同一個(gè)流的數(shù)據(jù)包都具有同樣的流標(biāo)號(hào)哪雕。
  • 凈負(fù)荷長度
    16位,指明除首部自身的長度外鲫趁,IPv6數(shù)據(jù)包所載的字節(jié)數(shù)斯嚎。
  • 下一個(gè)首部
    8位,指明再基本首部后面緊接著的一個(gè)首部的類型。
  • 跳數(shù)限制
    8位堡僻,用來防止數(shù)據(jù)包再網(wǎng)絡(luò)中無限期地存在糠惫。
  • 源站IP地址
    128位,是數(shù)據(jù)包的發(fā)送站的IP地址钉疫。
  • 目的站IP地址
    128位硼讽,是數(shù)據(jù)包的接收站的IP地址。
IPv6基本首部的格式

(2)IPv6的地址表示

一個(gè)IPv6數(shù)據(jù)包的目的地址可以是以下三種基本類型:

  • 單播
    傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信牲阁。
  • 多播
    一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信固阁。
  • 任播
    IPv6增加的一種類型。任播的目的站是一組計(jì)算機(jī)城菊,但數(shù)據(jù)包在交付時(shí)只交付給其中的一個(gè)您炉,通常是距離最近的一個(gè)。

(三)Internet服務(wù)

1. 域名服務(wù)

Internet中的域名地址和IP地址是等價(jià)的役电,它們之間是通過域名服務(wù)來完成映射變換的赚爵。

實(shí)際上,DNS是一種分布式地址信息數(shù)據(jù)庫法瑟,服務(wù)器中包含整個(gè)數(shù)據(jù)庫的某部分信息冀膝,并供客戶查詢。DNS允許局部控制整個(gè)數(shù)據(jù)庫的某些部分霎挟,但數(shù)據(jù)庫的每一部分都可通過全網(wǎng)查詢得到窝剖。

域名系統(tǒng)采用的是客戶端/服務(wù)器模式,整個(gè)系統(tǒng)由解析器和域名服務(wù)器組成酥夭。

域名系統(tǒng)的工作過程:

  1. 解析器向本地域名服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求查閱用戶B的域名赐纱;
  2. 本地域名服務(wù)器向最高層域名服務(wù)器發(fā)出查詢地址的請(qǐng)求;
  3. 最高層域名服務(wù)器返回給本地域名服務(wù)器一個(gè)IP地址熬北;
  4. 本地域名服務(wù)器向組域名服務(wù)器發(fā)出查詢地址的請(qǐng)求疙描;
  5. 組域名服務(wù)器返回給本地域名服務(wù)器一個(gè)IP地址;
  6. 本地服務(wù)器向剛返回的域名服務(wù)器發(fā)出查詢域名地址請(qǐng)求讶隐;
  7. IP地址返回給本地域名服務(wù)器起胰;
  8. 本地域名服務(wù)器將該地址返回給解析器。

DNS所用的是UDP端口巫延,端口號(hào)是53效五。

2. 遠(yuǎn)程登錄服務(wù)

遠(yuǎn)程登錄服務(wù)是在Telnet協(xié)議的支持下,將用戶計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程主機(jī)連接起來炉峰,在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上運(yùn)行程序畏妖,將相應(yīng)的屏幕顯示傳送到本地機(jī)器,并將本地的輸入送給遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)疼阔。

3. 電子郵件服務(wù)

電子郵件是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交換的電子媒體信件戒劫。它是隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)而出現(xiàn)的适瓦,并依靠網(wǎng)絡(luò)的通信手段實(shí)現(xiàn)普通郵件信息的傳輸。

TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的大多數(shù)郵件管理程序使用SMTP來發(fā)信谱仪,且采用POP來保管用戶未能及時(shí)取走的郵件。

POP協(xié)議有POP2POP3兩種否彩。

4. WWW(萬維網(wǎng))服務(wù)

萬維網(wǎng)是一種交互式圖形界面的Internet服務(wù)疯攒,具有強(qiáng)大的信息連接功能,是目前Internet中最受歡迎的列荔、增長速度最快的一種多媒體信息服務(wù)系統(tǒng)敬尺。

萬維網(wǎng)是基于客戶端/服務(wù)器模式的信息發(fā)送技術(shù)和超文本技術(shù)的綜合,WWW服務(wù)器把信息組織為分布的超文本贴浙,這些信息結(jié)點(diǎn)可以是文本砂吞、子目錄或信息指針。WWW瀏覽程序?yàn)橛脩籼峁┗诔谋緜鬏攨f(xié)議(HTTP)的用戶界面崎溃,WWW服務(wù)器的數(shù)據(jù)文件由超文本標(biāo)記語言(HTML)描述蜻直,HTML利用統(tǒng)一資源定位器(URL)的指標(biāo)是超媒體鏈接,并在文本內(nèi)指向其他網(wǎng)絡(luò)資源袁串。

5. 文件傳輸服務(wù)

文件傳輸協(xié)議用來在計(jì)算機(jī)之間傳輸文件概而。

FTP是基于客戶端/服務(wù)器模式的服務(wù)系統(tǒng),它由客戶端軟件囱修、服務(wù)器軟件和FTP通信協(xié)議三個(gè)部分組成赎瑰。

FTP在客戶端與服務(wù)器的內(nèi)部建立兩條TCP連接:

  • 一條是控制連接,用于傳輸命令和參數(shù)(端口號(hào)為21
  • 另一條是數(shù)據(jù)連接破镰,用于傳送文件(端口號(hào)為20

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