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软件设计师备考-（五）计算机网络

news 2025/8/29 8:16:13

计算机网络

5.01 OSI/RM七层模型

注：就是判断哪一个不是同一局域网。跨过了网络层，跨过了第3层就不是局域网。

答：B

区分局域网与广域网，局域网内部有广播，分析哪些网络是属于同一个局域网，跨网络层就不是一个局域网了。因为B选项计算机P和计算机S之间的路径经过了路由器，而路由器又是属于网络层，即计算机P和计算机S不属于同一个局域网，广播不能通过。

5.02 网络技术标准与协议

1、 ICMP（Internet网络控制协议）：用ping命令检测网络是否通畅。

2、 ARP（地址解析协议）：将ip地址转为mac地址。

3、 RARP（反向地址解析协议）：将mac转ip。

4、 TCP（可靠的协议）：通信时建立连接。有验证机制，传输信息时反馈信息。

5、 UDP（不可靠协议）：通信时不建立连接。没有反馈的过程。

6、 FTP（文件传输协议）

7、 Telnet（远程登录）

8、 POP3和SMTP（邮件传输）

9、 DHCP：动态的IP地址分配工作。

10、TFTP（小文件传输）

11、SNMP（简单网络管理协议）

12、 DNS（域名解析）

13、Samba（可以跨平台） 、CIFS、NFS：文件共享写协议。即可以用TCP，也可以用UDP来实现。

（一） TCP（可靠的协议）

三次握手后，所有的信息都会有回复。

（二）DHCP协议（动态分配ip地址）

（三）DNS协议（域名解析)

递归查询‌（我要结果，你帮我查到底）：像“甩手掌柜”，发出查询请求后，就等着对方直接返回最终结果，中间过程不需要自己操心。比如你问朋友“XX餐厅在哪”，朋友帮你查清楚具体地址告诉你，这就是递归。
‌迭代查询（我不知道结果，但告诉你下一步找谁查）‌：像“指路向导”，收到查询请求后，不直接给结果，而是告诉你“下一步该找谁问”。比如你问路人“XX餐厅在哪”，路人说“我不清楚，但前面路口的警察知道，你去问他”，这就是迭代。

在题目中的域名查询流程里：

‌根域名服务器‌的角色是“顶级指路向导”。当本地域名服务器向它查询时，它不会直接返回host2的IP地址，而是告诉本地域名服务器“你去问中介域名服务器”，这种只提供下一级查询方向的方式，就是迭代查询。因为根服务器需要处理全球海量的查询请求，如果采用递归查询（自己全程处理直到返回结果），会因负载过大而无法正常工作，所以根服务器必然采用迭代查询。
‌中介域名服务器‌的角色是“帮人到底的助手”。当它收到本地域名服务器的查询请求后，会继续向下查询（比如向授权域名服务器），直到获取host2的IP地址，然后将结果返回给本地域名服务器，这个过程中它承担了获取最终结果的责任，属于递归查询。

综上，根域名服务器采用迭代查询，中介域名服务器采用递归查询。

答：A

5.03 计算机网络的分类-拓扑结构

拓扑类型	优点	缺点
总线型	✅ 结构简单：仅需一条主干电缆，布线成本低 ✅ 易于扩展：新增节点只需接入总线任意位置 ✅ 初始成本低：适合小规模网络	❌ 可靠性差：总线断裂或终端电阻失效会导致整个网络瘫痪； ❌ 带宽竞争：所有设备共享带宽，高负载时性能骤降 ❌ 故障定位困难：需逐段排查问题 ❌ 安全性差：数据易被总线上的所有设备监听
星型	✅ 集中管理：中心节点（如交换机）统一控制，便于维护 ✅ 故障隔离：单个节点故障不影响其他节点 ✅ 性能稳定：中心节点可分配带宽，减少冲突 ✅ 安全性高：中心节点可监控数据流	❌ 依赖中心节点：中心节点故障会导致全网失效 ❌ 成本较高：需大量独立电缆和中心设备 ❌ 灵活性有限：长距离传输需更高成本
环型	✅ 电缆利用率高：闭合环路无需复杂布线 ✅ 数据传输确定性：固定方向传输，延迟可控 ✅ 无中心节点：避免单点故障风险（理论层面） ✅ 适合实时场景：如工业控制中的令牌环网	❌ 扩展复杂：增减节点需中断网络并重新配置 ❌ 故障敏感：任一节点或链路故障可能导致全网中断 ❌ 维护难度大：令牌传递机制复杂，调试困难 ❌ 延迟累积：节点过多时传输延迟显著增加

总线型（已淘汰）：所有节点共享一条 “主干总线”（如同轴电缆），总线两端需接 “终端电阻” 防止信号反射；数据通过总线广播传输。
- 适用于小型低成本场景（如早期以太网），但可靠性较低。

星型（主流方案）：以 “中心节点”（交换机、集线器）为核心，所有节点通过独立链路连接到中心；数据需经中心节点转发。
- 现代局域网主流方案（如使用交换机的网络），平衡了性能与管理需求。
环型（特殊场景）：所有节点依次连接成闭合环（单环 / 双环），数据沿固定方向（顺时针 / 逆时针）单向传输；需通过 “令牌” 控制数据发送权（如令牌环网）。
- 曾用于特定场景（如IBM令牌环网），现多被其他拓扑替代，但仍具理论参考价值。

5.04 网络规划与设计

网络规划原则：其中先进性，并不是越先进越好。而是在满足实用性与开放性原则的基础上，选择较为先进的。

（一）逻辑网络设计

（二）物理网络设计

（三）分层设计（自下而上设计）

5.05 IP地址与子网划分

（一） IP地址

注：IP地址 = 网络号+主机号。

分为A、B、C三类及特殊地址D、E。

全0和全1的都保留不用。

1、 A类地址：前8位为网络号，存储网络地址，后面24位为主机号。故A类地址可以存储2^24-2个主机。（其中减2，减掉的是全为0和全为1的地址。）

（1） 主机号全为0是网络地址，而不是主机地址。

（2） 主机号全为1则是这个网络的广播地址。

2、172.18.129.0/24 ：这个地址为B类地址（范围是128~191）（16个网络号，16个主机号），但由于24，表示有24个网络地址，那么只有8个主机地址。即打破了固有的分类概念（即是所谓子网划分）。

（二）子网划分

1，例题1：

公式：2^k-2>=n
n是主机数量，那么k就代表有k个主机号【下面例题2，N就是主机数量】
n是子网，那么k就代表子网掩码的数量，有k位子网掩码。【下面例题1，N就是子网数量】

（1）公式：2^k-2>=N;其中2^k可以大于N但不能小于N（可以容纳下N）。K代表子网掩码的位数，N代表划分为27个子网。

（2）那么K=5，因为2^5-2=30>27，即子网掩码有5位。

（3）前16位为网络号，网络号全部为1。

（4）后16位为主机号，子网掩码的位数占据主机号的位数。即占前5位主机号为子网号，都为1。

（5）得到结果

2、例题2：

（1）2^k-2>=N;即2^k-2>=700;
（2）k=10;这里表示主机号占10位，那么子网号占6位（16-10=6）
【因为将一个网络划分成多个子网（那么就要，取部分主机号当子网号）
而168.195.0.0属于B类地址，默认16个网络号，16个主机号，所以用16-10，表示还有6位可以取】。
（3）即得出结果：255.255.252.0

（三）无分类编址（无类域间路由）

一、关键背景知识回顾

CIDR 用 /n 表示网络前缀长度（n 是网络前缀的位数），剩余 32-n 位是主机号。
对于128.14.32.0/20：
网络前缀长度 n=20，因此主机号长度为 32-20=12 位。
地址块的最小地址是主机号全 0（即起始地址 128.14.32.0），最大地址是主机号全 1（需计算此值）。

二、最大地址的计算步骤

要计算最大地址，需将主机号部分全部置为 1，保留网络前缀部分不变。以下是详细推导：
1. 分解起始地址的二进制
先将 128.14.32.0 转换为32位二进制（每段8位）：
128 → 10000000
14 → 00001110
32 → 00100000
0 → 00000000
因此，起始地址的二进制为：
10000000 00001110 00100000 00000000
2. 确定“网络前缀”与“主机号”的分界
/20 表示前20位是网络前缀，剩余 32-20=12 位是主机号。
前20位的组成：
第1-16位：前两个字节 128.14 的二进制（10000000 00001110）；
第17-20位：第三个字节 32 的前4位（0010）。
剩余12位主机号：
第21-24位：第三个字节 32 的后4位（0000）；
第25-32位：第四个字节 0 的8位（00000000）。
3. 主机号全 1 的二进制
将主机号部分的 12 位全部置为 1：
第三个字节的后4位：0000 → 1111；
第四个字节的8位：00000000 → 11111111。
4. 转换回十进制
将修改后的二进制还原为十进制：
第三个字节：0010（前4位，网络前缀） + 1111（后4位，主机号全 1）→ 00101111 → 十进制 47；
第四个字节：11111111 → 十进制 255；
前两个字节 128.14 保持不变（属于网络前缀，不可修改）。
因此，最大地址为 128.14.47.255。

三、为什么前两位 128.14 不用改变？

前两个字节 128.14 对应二进制的第1-16位，而这16位属于 /20 网络前缀的前半部分（/20 需要20位前缀，前16位来自前两个字节，后4位来自第三个字节的前4位）。
由于网络前缀是地址块的“标识”，必须保持固定，因此前两个字节 128.14 无法改变，只能修改主机号部分（后12位）。
总结
最大地址的计算逻辑：网络前缀不变，主机号全 1；
最小地址是主机号全 0
前两位 128.14 不变的原因：它们属于网络前缀的前16位，是地址块的固定标识。