网络基础知识-DNS与DHCP+网络规划与设计故障诊断+嵌入式系统设计师备考笔记

0、前言

  本专栏为个人备考软考嵌入式系统设计师的复习笔记,未经本人许可,请勿转载,如发现本笔记内容的错误还望各位不吝赐教(笔记内容可能有误怕产生错误引导)。

本章的主要内容见下图:

本章知识和计算机网络中知识存在大量重合,可惜当时没有学明白计算机网络。考试重点在前三个部分。

1、DNS与DHCP

1.1域名解析协议

主机的标识:通过域名进行标识,例如www.baidu.com,同时也可以通过IP地址和MAC地址(48位的地址保存在网卡的ROM只可读的寄存器中)来在一个网络中找到特定的主机。tongxinwang.blog.csdn.net

域名是有含义化的,与数值化的地址是一一对应的关系,方便人们记忆与查询,域名类的主机标识有特定的结构,见下图。

域名描述域名描述
com商业机构mil军事机构
net网络服务机构au澳大利亚
org非盈利机构cn中国
gov政府机构tw台湾地区
edu教育机构hk香港地区

域名查询的过程:

  •  主机向本地域名服务器的查询采用递归查询。
  • 本地域名服务器向根城名服务器的查询通常采用迭代查询。
  • 递归查询

    • 定义:递归查询是一种方式,其中请求者向服务器提出请求,并要求服务器提供完整的解决方案。如果服务器本身无法解决问题,则会继续向其他服务器请求,直到找到答案为止。
    • 在DNS中的应用:当客户端发送一个递归查询请求给DNS服务器时,DNS服务器会负责获取整个解析过程中所需的所有信息,包括最终的域名解析结果,然后将结果返回给客户端。
  • 迭代查询

    • 定义:迭代查询是一种方式,其中请求者向服务器提出请求,服务器只能提供部分解决方案或者指向下一个可能有答案的服务器。请求者需要不断向不同的服务器请求,直到找到答案。
    • 在DNS中的应用:当客户端发送一个迭代查询请求给DNS服务器时,DNS服务器只会返回自己所知的部分解决方案,或者告诉客户端下一个需要查询的服务器地址。客户端收到部分解决方案后,需要自行向其他服务器请求直到获得最终的域名解析结果。

 1.2DHCP协议

  • 动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)是一种网络协议,用于自动分配IP地址和其他网络配置给网络中的设备。下面是DHCP协议的详细介绍:
  • 作用:DHCP协议的主要作用是动态地为网络设备分配IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器等网络配置信息,使设备能够快速方便地加入网络并实现网络通信

  • 工作原理

    • 当设备加入网络时,它会发送一个DHCP请求广播消息到局域网中的DHCP服务器。
    • DHCP服务器收到请求后,会从IP地址池中选择一个可用的IP地址,并分配给设备。同时,服务器也会提供其他网络配置信息。
    • 设备接收到分配的IP地址等信息后,会配置自己的网络接口,完成网络设置。
  • DHCP消息类型

    • DHCP Discover:设备发出的广播消息,用于寻找可用的DHCP服务器。
    • DHCP Offer:DHCP服务器响应Discover消息,提供可用的IP地址和配置信息。
    • DHCP Request:设备确认接收到的IP地址和配置信息,向服务器发送请求消息。
    • DHCP Acknowledgment:DHCP服务器确认设备的请求,发送分配的IP地址和配置信息给设备。
  • IP地址分配方式

    • 动态分配:DHCP服务器从预分配的IP地址池中动态选择未被使用的IP地址分配给设备。租期默认8天,需要3申请续租。
    • 静态分配:也称固定分配,管理员手动为设备指定固定的IP地址,但通过DHCP服务器进行管理和分配。
    • 自动分配:DHCP给分配一个永久可用,不用续约的地址。
  • 优势

    • 简化网络管理:自动分配IP地址和配置信息,避免了手动配置的繁琐。
    • 节省IP地址资源:动态分配IP地址能够灵活、高效地利用IP地址资源。
    • 减少IP地址冲突:避免了多个设备使用相同IP地址的冲突问题。 

2、网络规划与设计

接入层:用户接入、计费管理、MAC地址认证、收集用户信息
汇聚层:网络访问策略控制、数据包处理、过滤、寻址。需要更高的性能,更少的接口和更高的交换速率,在小型的网络中汇聚层可以去掉。
核心层:高速数据交换,常用冗余机制,使用双星(树)结构。

3、网络故障诊断

知道以下常见的网络故障诊断命令就差不多了

  • route print命令是在Windows操作系统中用于显示本地路由表的命令。它可以显示操作系统当前配置的路由信息,包括目的网络的IP地址、子网掩码、网关地址、接口索引以及路由类型等详细信息。以下是route print命令的功能和用途:

    • 显示本地路由表

      • route print命令可以显示当前计算机上存储的所有路由项,包括默认路由、静态路由和动态路由,以及本地子网的路由信息。
    • 查看目的网络的路由信息

      • 通过route print命令,用户可以查看特定目的网络的路由信息,包括目标网络地址、子网掩码、网关地址和路由类型等,以了解数据包发送的路径。
    • 确定数据包传输路径

      • 根据route print输出结果,用户可以确定数据包在发送时将经过哪些网络接口和路由器,帮助理解数据包的传输路径和网络拓扑结构。
    • 配置和管理路由表

      • 用户可以使用route命令来添加、删除、修改路由表的信息,以实现自定义路由策略,优化网络数据传输和解决网络连接问题。
    • 诊断网络问题

      • 通过检查route print输出结果,用户可以诊断网络连接问题,如无法访问特定网络或主机,了解路由表中是否缺少必要的路由信息。
    • 网络排错

      • 通过分析路由表信息和网络拓扑,用户可以识别网络中可能存在的故障点、瓶颈或不稳定因素,有助于排除网络故障并优化网络性能。

    route print命令是管理和诊断Windows计算机网络连接的重要工具,可以帮助用户查看当前路由配置、确认数据包的传输路径,排查网络问题并优化网络设置。

  • route print命令是在Windows操作系统中用于显示本地路由表的命令。它可以显示操作系统当前配置的路由信息,包括目的网络的IP地址、子网掩码、网关地址、接口索引以及路由类型等详细信息。以下是route print命令的功能和用途:

    • 显示本地路由表

      • route print命令可以显示当前计算机上存储的所有路由项,包括默认路由、静态路由和动态路由,以及本地子网的路由信息。
    • 查看目的网络的路由信息

      • 通过route print命令,用户可以查看特定目的网络的路由信息,包括目标网络地址、子网掩码、网关地址和路由类型等,以了解数据包发送的路径。
    • 确定数据包传输路径

      • 根据route print输出结果,用户可以确定数据包在发送时将经过哪些网络接口和路由器,帮助理解数据包的传输路径和网络拓扑结构。
    • 配置和管理路由表

      • 用户可以使用route命令来添加、删除、修改路由表的信息,以实现自定义路由策略,优化网络数据传输和解决网络连接问题。
    • 诊断网络问题

      • 通过检查route print输出结果,用户可以诊断网络连接问题,如无法访问特定网络或主机,了解路由表中是否缺少必要的路由信息。
    • 网络排错

      • 通过分析路由表信息和网络拓扑,用户可以识别网络中可能存在的故障点、瓶颈或不稳定因素,有助于排除网络故障并优化网络性能。

    route print命令是管理和诊断Windows计算机网络连接的重要工具,可以帮助用户查看当前路由配置、确认数据包的传输路径,排查网络问题并优化网络设置。

  • tracert命令是用于在Windows操作系统中执行路由跟踪的实用程序,也称为traceroute命令。它的主要功能是追踪数据包从源地址到目标地址的传输路径,并显示数据包在网络中经过的所有路由器(hop)的详细信息,以及到达每个路由器所需的时间。以下是tracert命令的功能和用途:
  • 路由跟踪
    • tracert命令通过向目标地址发送一系列的数据包,并记录每个数据包经过的路由器,以显示整个数据包的传输路径。
  • 诊断网络问题
    • 通过分析tracert输出结果,用户可以确定数据包在传输过程中可能遇到的延迟、丢包或网络故障的位置,帮助诊断网络连接问题。
  • 显示路由器信息
    • tracert显示每个路由器的IP地址和响应时间,用户可以了解数据包在网络中的具体路径和网络延迟情况。
  • 网络优化
    • 通过分析tracert结果,用户可以确定网络中存在的潜在问题或瓶颈,帮助优化网络结构和改进网络性能。
  • 验证网络配置
    • tracert可以帮助用户验证网络配置和路由器设置是否正确,确认数据包是否按预期路径传输,以确保网络的可靠性和稳定性。
  • 监控网络性能
    • 通过定期运行tracert命令,用户可以监测网络的性能变化、了解网络拓扑结构,并及时发现可能影响网络连接的问题。
  • 总之,tracert命令是一个用于跟踪数据包传输路径、诊断网络问题和优化网络性能的有用工具,可以帮助用户了解网络结构、识别故障点,并采取必要措施解决网络连接问题。
  • netstat是一个用于显示当前网络连接、路由表和网络接口信息的命令行工具,可用于在Windows和Unix/Linux操作系统中进行网络诊断和监控。netstat命令提供了查看网络连接状态、端口占用情况、路由信息等网络相关信息的功能。以下是netstat命令的一些主要功能:
  • 显示网络连接状态

    • netstat -a:显示所有的网络连接和监听端口。
    • netstat -n:以IP地址和端口号的数字形式显示网络连接。
    • netstat -o:显示每个连接关联的进程ID(PID)。
    • netstat -an:以数字形式显示所有的网络连接和监听端口。
  • 显示路由表

    • netstat -r:显示操作系统的路由表,包括目标网络、网关、接口和路由类型等信息。
    • netstat -rn:以数字形式显示路由表。
  • 显示网络接口信息

    • netstat -i:显示网络接口的统计信息,如接收和发送的数据包数量、错误数量等。
    • netstat -e:显示网络接口的详细信息,包括传输的数据量、错误、丢包等。
  • 过滤和查找

    • netstat -p [协议]:显示指定协议(如TCP、UDP)的网络连接。
    • netstat -s:显示各个协议的统计信息,包括接收的数据包总数、发送的数据包总数等。
    • netstat | findstr [关键词]:通过关键词查找指定内容。
  • 动态监测

    • netstat -c:连续显示网络状态,每隔一段时间刷新一次。

4、本章总结

本章着重考查网络基础知识,考查形式主要是在上午的选择题当中。主要是需要掌握TCP/IP协议族的相关概念,以及IPv4地址的计算。复习时注意对于相关念联系并区别记忆,固定题型多做练习熟能生巧(计算要仔细哦~)。

尾言

        本专栏我总结了大量的思维导图,但是因为思维导图太大与CSDN的排版不匹配,故我会把每篇博文绘制的思维导图上传到我的资源里,有需要的自取,我会设置为0积分下载的,创作不易还望各位大佬点赞支持一下谢谢

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