网络设计规划复习大纲

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-04-05 10:53 352阅读 0赞

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### 文章目录 ###

*  第一章 网络设计
 *   *  设计过程
     *   *  网络设计过程模型
         *  网络生命周期（PDIOO）
     *  需求分析
     *  性能指标
     *   *  带宽
         *  吞吐量
         *  带宽VS吞吐量
         *  网络设计方法
         *  模块化网络设计模型
 *  第二章 交换式网络设计-局域网技术
 *   *  局域网（LAN）概述
     *   *  特点
         *  常见的局域网技术
         *  局域网与IEEE（电气电子工程师协会） 802标准
     *  以太网（Ethernet）技术
     *   *  命名规则
         *  介绍
         *  发展
         *  访问控制技术--CSMA/CD
         *  工作原理
         *  命名规则
         *  分类
     *  网络互联设备
     *   *  中继器（物理层）
         *  集线器（物理层）
         *  网桥和交换机（数据链路层）
         *  STP协议
         *  路由器（网络层）
         *  三层设备转发数据流的比较
     *  网络传输介质
     *   *  铜介质
         *  同轴电缆
         *  双绞线
         *  光介质
     *  交换类型
     *  虚拟局域网VLAN
     *   *  特点
         *  配置VLAN
         *  VLAN干线相关协议
     *  局域网布线及测试（综合布线系统）
 *  第四章 IPv4 路由协议
 *   *  IP地址概述
     *   *  CIDR（无类型域间选路）
     *  IP地址规划
     *   *  确定所需设备
         *  网络地址转化（NAT）
         *  划分子网
         *   *  子网划分的原因
             *  层次化规划/汇总路由的优势
     *  IPv4路由协议
     *   *  路由选择概述
         *   *  两个关键功能
         *  路由选择
         *   *  路由选择表
             *  路由表计算
         *  分类
         *   *  四种分类方式
         *  评估度量方法
         *   *  度量标准
             *  收敛时间
             *  网络信息协议RIP
             *  开放式最短路径优先OSPF
         *  IPv4路由协议的选择
         *   *  根据需求选择路由协议
             *  分层次选择
     *  IPv4与IPv6
     *   *  IPv4向IPv6地址迁移
     *  安全弱点
     *   *  设计问题
         *  人为因素
         *  实现问题
     *  安全威胁
     *   *  侦查攻击
         *  访问攻击
         *   *  信息泄露攻击
             *  拒绝服务攻击
             *  分布式拒绝服务攻击
     *  风险降低技术
     *   *  威胁防御
         *  安全通信
         *  身份和信任
         *  网络安全最佳措施
 *  网络应用服务
 *   *  域名系统（DNS）
     *  WWW服务器
     *  FTP服务器
     *  邮件系统
     *  DHCP服务器
     *  Proxy服务器

# 第一章 网络设计 #

## 设计过程 ##

*  确定需求
 *  概要设计
 *  完成最终设计
 *  部署网络
 *  监测网络
 *  维护文档

### 网络设计过程模型 ###

用户需求分析->逻辑网络设计->物理网络设计->部署网络->调试和验收

### 网络生命周期（PDIOO） ###

*  planning(规划)
 *  design（设计）
 *  implementation（实现）
 *  operation（运行）
 *  optimization（优化）
 *  retire（退役）

## 需求分析 ##

*  明确用户目标
 *  需求调研
 *  需求分析报告

## 性能指标 ##

### 带宽 ###

> 定义：指定时间内，通过某个网络的信息量

*  单位：bps，每秒通过的网络比特数
 *  技术指标
    
     *  有限的
     *  不是免费的
     *  决定网络性能的重要因素
     *  用户对宽带的需求会快速增长
 *  决定带宽的因素
    
     *  传输技术
        
         *  传输介质
            
            > 三类双绞线传输率15Mbps
            
            > 五类双绞线传输率100Mbps
         *  广域网接入技术
            
            > ISDN 传输率128Kbps
            
            > ADSL 传输率1.544~8Mbps

### 吞吐量 ###

> 定义：一组特定的数据在特定的时间经过特定的路径所传输的信息量的**实际测量值**

*  吞吐量与带宽的关系
    
     *  吞吐量<=网络带宽
 *  影响因素
    
     *  计算机性能
     *  服务器性能
     *  LAN上其他用户的情况
     *  网络拓扑设计
     *  传输的数据类型
     *  时间段

### 带宽VS吞吐量 ###

*  下载时间
    
     *  最佳下载时间：T=文件大小/带宽
     *  实际下载时间：T=文件大小/吞吐量

### 网络设计方法 ###

*  自上而下设计（Top-Down）
    
    > 应用->体系框架->设备、功能->布线设计

### 模块化网络设计模型 ###

*  层次化网络设计
    
     *  接入层
        
        > 用户接入网络的地方，使用户和工作组可以访问网络资源
        
         *  接入设备
            
             *  集线器
             *  交换机
     *  分布层
        
        > 核心层和接入层之间以及接入层工作组之间的接口
        
         *  通过过滤，优先级等实现策略
         *  路由汇总
         *  把多个低速介入设备汇集到高速核心层的连接上
     *  核心层
        
        > 提供高速的网络主干
 *  复合网络模型
    
     *  Cisco复合网络模型–SAFE

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# 第二章 交换式网络设计-局域网技术 #

## 局域网（LAN）概述 ##

*  整个网络的基础单元，在有限的地理范围运作，多个用户共享介质：多台计算机，打印机，直接接入本地连接，共享底层传输介质
 *  严格来说只涉及通信子网的功能，它是同一个网络节点与节点之间的通信问题，不涉及网络层

### 特点 ###

*  有限的地理范围内运作
 *  允许多个用户同时接入介质
 *  提供专职的本地连接服务
 *  通常使用分组交换技术

### 常见的局域网技术 ###

*  以太网
 *  令牌环
 *  令牌总线
 *  光线分布式数据接口

### 局域网与IEEE（电气电子工程师协会） 802标准 ###

*  ISO 8802
 *  IEEE802.2逻辑链路控制（LLC）协议
 *  IEEE802.3 CSMA/CD访问方法及物理层技术规范
 *  IEEE802.11 无线局域网
 *  IEEE802是管数据链路层的（逻辑链路控制层LLC，介质访问控制层MAC），物理层
    
     *  LLC：保证站点之间数据传输的正确性
     *  MAC：解决多个站点对共享信道的访问

## 以太网（Ethernet）技术 ##

### 命名规则 ###

*  传输速度，信号传输方法，传输介质
 *  IEEE802.3以及扩展的IEEE802.3x定义了一系列以太网标准
 *  采用CSMA/CD技术共享介质

### 介绍 ###

*  世界上第一个局域网
 *  最初概念:允许两个或多个用户使用传输介质而不互相干扰
 *  70年代 夏威夷大学开始研究
 *  72年施乐公司建立

### 发展 ###

*  取决于
    
     *  简单易于维护
     *  技术升级快
     *  可靠性
     *  较低的安装以及升级成本

### 访问控制技术–CSMA/CD ###

*  载波侦听多址访问/冲突检测

### 工作原理 ###

1.  某主机要发送数据，侦听信道
2.  如果信道空闲，立即发送数据并进行冲突检测；如果信道忙，继续侦听，直到信道空闲
3.  如果检测到冲突，停止发送数据，等待一个随机长的时间，重复上述步骤

### 命名规则 ###

*  传输速度Speed
 *  信道传输方法
 *  传输介质

### 分类 ###

*  以太网
 *  快速以太网
 *  千兆以太网
 *  万兆以太网
    
     *  万兆以太网与传统以太网的区别
        
        1.  链路层包括专供城域网和广域网的新接口
        2.  只以全双工模式运行，其他允许半双工
        3.  不支持自动协商

## 网络互联设备 ##

### 中继器（物理层） ###

### 集线器（物理层） ###

*  分类
    
     *  无源型
        
        > 物理介质共享连接
     *  有源型
        
        > 放大信号，转发出去
     *  智能型
        
        > 与有源类似，具备诊断能力
 *  冲突和冲突域
    
    > 超过一台计算机试图在同一网段传输数据会导致冲突
    
    > 冲突域：物理上连在一起可能发生冲突的网络分段
 *  第一层设备
    
     *  扩展了冲突域，但不扩充冲突域

### 网桥和交换机（数据链路层） ###

>  *  目的设备与数据帧处在同一个网段，将阻止进入其他网段，称之为**过滤**
>  *  处在不同设备，将被**转发**
>  *  目的地址对于网桥是未知的，将转发到除接受端口的所有端口，称之为**泛洪**

> 交换机也称多端口网桥

*  网桥VS交换机
    
     *  网桥根据mac地址确定是否转发到其他网段
     *  交换机选择目标设备或工作站所连接的端口
 *  功能
    
     *  交换数据帧
        
        > 从输入介质上获得帧然后从输出介质发送出去
     *  交换操作的维护
        
        > 交换机建立和维护交换表,并查找环路
 *  优点
    
     *  允许多个用户并行通信，在共享介质上实现了可用带宽利用率的最大化
 *  第二层设备
    
     *  分段
        
        > 利用分配给每个设备的mac地址控制帧的传播，从而实现了冲突域的分割
     *  广播
        
        >  *  为了在所有的冲突域之间通信，必须在OSI模型的第二层上使用广播和组播帧
        >  *  广播帧的目的MAC地址0xFFFF FFFF FFFF，这个地址可以被每个主机上的网卡识别
        
         *  广播辐射
            
            > 网络中每个设备传输的广播和组播通行量累积起来被称之为”广播辐射“
            
             *  大规模的广播辐射会显著降低网络主机上的性能，网卡必须中断CPU来处理接收到的每个广播和分组
             *  广播分组来源于
                
                 *  ARP请求
                 *  路由协议
     *  广播域
    
    > 将网络分割成多个冲突域有利于同时进行多从数据的传播，提高网络性能，但通过第2层设备时候超过设备的负荷，会降低整个局域网的性能
    
    > 广播域指的是由第2层设备所连接的一组冲突域
    
     *  广播域的范围由第三层设备控制，因为路由不转发广播；路由器转发包是基于ip地址而不是mac地址
     *  第1，2层设备都转发广播域，整个广播域的大小可以通过辨别所有传递相同广播帧的冲突域来确定
 *  第二层设备分割了冲突域，但是不能划分广播域
 *  良好的交换机2层协议可以避免广播风暴，如STP协议（生成树协议）

### STP协议 ###

*  如何避免广播风暴 （控制网络冗余）
    
     *  选择根网桥
     *  计算最佳路径
     *  堵塞备用路径
     *  最佳路径发生故障时，启用备用路径
 *  STP状态
    
     *  阻塞，
     *  监听，
     *  学习，
     *  转发
 *  工作原理

### 路由器（网络层） ###

*  工作在网络层，
 *  根据IP地址转发包
 *  实现了广播域的划分

### 三层设备转发数据流的比较 ###

*  第一层不对数据过滤，只将受到的所有东西转发到下一个网络分段，第一层设备构建的网络处于**同一个冲突域或广播域中**
 *  第二层设备基于目标mac地址对数据帧进行过滤，桥接设备**形成多个冲突域，但属于同一个广播域**
 *  第三层设备根据目标IP地址对数据分组进行过滤，路由器只转发目标IP地址位于广播域之外，且路由器能辨别出转发分组的目标位置；第三层设备形成**多个冲突域和广播域**

## 网络传输介质 ##

### 铜介质 ###

### 同轴电缆 ###

*  优点： 传输距离长,与双绞线相比只需要较少中继器；安装费用低于光纤；数据传输中已应用多年
 *  缺点：b比双绞线a昂贵且难于安装;与双绞线相比需要更多空间

### 双绞线 ###

*  适用于电话通信以及大多数现代以太网
 *  相对绞合的原因 电流产生的磁场可以相互抵消;接收器可以过滤出噪声
 *  分类：屏蔽双绞STP,线非屏蔽双绞线UTP
 *  按性能分类：三类，五类，c超五类，六类，七类，超七类

### 光介质 ###

*  单模光纤
 *  多模光纤

> 模：指一定角度进入光纤的一束光

*  单模VS多模
    
     *  单模光纤芯更细
     *  多模使用发光二极管，单模使用激光作为光源
     *  多模距离短，性能差，但成本低
     *  单模距离长，成本高
 *  通信原理
    
     *  发送器，接收器需要进行光电转换
     *  光源：激光和二极管
 *  无线介质

## 交换类型 ##

## 虚拟局域网VLAN ##

> 定义：对于一个或多个VLAN上的一组设备,通过配置使他们能够相互通信,就好像他们在同一条线上,虽然事实上他们都在不同的LAN上

*  **因为VLAN使用逻辑连接代替物理连接**,所以使用非常灵活

### 特点 ###

*  将一个物理逻辑LAN划分成不同广播域
 *  通一个VALN上的主机不一定属于同一个LAN网段
 *  一个VLAN上的**网络流量**不会转发到其他VLAN上去

### 配置VLAN ###

*  基于端口
    
     *  按照交换机分组，一组划分一个VLAN
     *  可以将一个或多个端口划分成一个VLAN，交换机之间的链路称为干线，是一种静态划分
 *  基于mac地址
    
     *  使用VMPS(VLAN成员资格策略服务器)存放mac地址和VLAN的映射关系,VMPS可以是服务器也可以是高端交换机,是一种动态划分VLAN方法
     *  主机移动时不会影响VLAN的划分
 *  基于网络层
    
     *  根据主机IP划分

### VLAN干线相关协议 ###

*  ISL(交换机间链路)
 *  802.1q
 *  PVST(VLAN 独立生成树)
 *  VTP（VLAN 干线协议）

## 局域网布线及测试（综合布线系统） ##

# 第四章 IPv4 路由协议 #

## IP地址概述 ##

*  IP地址由网络号，主机号构成,用于标识网络中的特定主机
 *  ABC类用于地址分配，D类用于组播，E类用于实验

### CIDR（无类型域间选路） ###

## IP地址规划 ##

### 确定所需设备 ###

*  清点设备数
 *  预留10%-20%

### 网络地址转化（NAT） ###

*  一对一映射
    
    > 内部地址和外部地址一对一翻译
 *  地址复用
    
    > 多个内部地址被翻译成一个外部地址，使用TCP/IP端口号来区分不同连接，NAT转换表保存这些信息

### 划分子网 ###

*  确定所需子网数
 *  确定每个子网的主机数
 *  确定网络地址位数
 *  确定主机地址位数
 *  计算子网掩码

#### 子网划分的原因 ####

*  为网络管理员提供灵活的地址空间
 *  使用子网可以将一个局域网划分为多个局域网
 *  缩小广播域

#### 层次化规划/汇总路由的优势 ####

*  路由表变小
 *  节省路由器内存
 *  路由器更新变少，减少网络带宽
 *  有效分配地址，减少浪费
 *  局部故障不会导致全局更新

## IPv4路由协议 ##

### 路由选择概述 ###

*  寻找一个设备到另一个设备的最有效路径的过程
 *  执行这个过程的设备主要是路由器

#### 两个关键功能 ####

*  维护路由选择表
 *  根据路由表决定如何转发分组

> 路由器是一个网络层设备,使用一个或多个路由选择度量标准来决定最佳路径  
> 路由选择度量标准用于决定路径的优劣

### 路由选择 ###

*  基于IP地址实现的
    
    > 路由器创建并维护路由表

#### 路由选择表 ####

*  路由器利用路由选择表创建和维护路由表,路由选择表中保存着转发数据分组必须的路由信息

#### 路由表计算 ####

*  将目的地址和IP报文的目的地址从左到右比较，大于等于前缀长度值则匹配该路由信息
 *  如果有多项则按最长匹配长度选择
 *  没有匹配时有默认路由则按默认，没有则丢弃,向报源发送一条不可达ICMP差错报文

### 分类 ###

#### 四种分类方式 ####

*  内部与外部
    
     *  分类依据 路由协议用于自治系统(AS)的内部还是外部
        
         *  内部网关协议（IGP）
         *  外部网关协议（EGP）
        
        > 自治系统（AS）:由一个组织控制的网络
 *  距离矢量，链路状态，混合型
    
     *  分类依据 路由器之间彼此发送更新信息方式划分
        
         *  距离矢量协议:周期性向邻居路由器发送更新信息
         *  链路状态协议:网络发生变化时，向**所有路由器**发送变化信息
         *  混合型协议: 向邻居路由器发送变动的信息
 *  平面型，层次型
    
     *  分类依据：根据路由信息的扩散区域来划分
 *  类别化，无类别化
    
     *  分类依据：路由更新信息是否包含子网掩码来划分

### 评估度量方法 ###

#### 度量标准 ####

*  跳数（Hop）
 *  带宽（Bandwidth）
 *  时延（Delay）
 *  负载（Load）
 *  可靠性（Reliability）

#### 收敛时间 ####

*  收敛：当所有路由器上的路由表都被同步,网络即趋于收敛
 *  收敛时间 当网络拓扑发生变化时,网络上的路由器就网络拓扑达成一致所花费的时间
 *  影响收敛时间的因素
    
     *  网络设计
     *  路由协议
     *  网络规模

#### 网络信息协议RIP ####

*  RIP Routing Information Protocol
 *  距离矢量协议
 *  使用跳数为度量值
    
     *  工作原理：路由器定期广播一个路由信息报文，当路由器受到路由更新信息后,就更新信息，跳数+1,发送者记为下一跳

#### 开放式最短路径优先OSPF ####

*  OSPF：Open Shortest Path First
 *  链路状态路由协议
    
     *  工作原理：路由器将链路状态广播数据包LSA,传送给某个区域的所有路由器.利用spf算法计算到其他路由器的最佳路径。

### IPv4路由协议的选择 ###

#### 根据需求选择路由协议 ####

*  自治系统间选BGP4（外部网关协议）
 *  小型网络使用RIP或IGRP
 *  大型网络使用EIGRP或者OSPF
 *  主干网使用OSPF或IS-IS

#### 分层次选择 ####

*  接入层
 *  分布层
 *  核心层

## IPv4与IPv6 ##

*  IPv4地址空间即将耗尽且地址分配和使用效率低下
 *  IPv6使用128比特位地址，IPv4使用32位比特位地址
 *  IPv6使用十六进制数来表示128位地址

### IPv4向IPv6地址迁移 ###

*  双协议栈技术
    
    > 主机同时运行IPv4和IPv6两套协议栈
 *  隧道技术
    
    > 将IPv6封装到IPv4分组中，分组后将通过IPv4体系传输
 *  NAT-PT
    
    > 利用转换网关在IPv4和IPv6地址中转换IP报头地址,同时根据协议不同做语义翻译,使纯IPv4和IPv6站点之间做到透明通信

## 安全弱点 ##

### 设计问题 ###

### 人为因素 ###

### 实现问题 ###

## 安全威胁 ##

### 侦查攻击 ###

*  Ping扫描
    
    > 发现活动主机访问地址
 *  网络端口扫描
    
    > 发现主机活动端口
 *  堆栈指纹识别
    
    > 确定目标主机的操作系统和应用
 *  枚举
    
    > 推断出网络拓扑结构

### 访问攻击 ###

*  侵入
    
    > 非法入侵email和数据库
 *  收集
    
    > 收集信息和口令
 *  安置
    
    > 安置后门，待日后进入
 *  占据
    
    > 选择控制主机
 *  隐藏
    
    > 修改日志系统,隐藏自己留下的痕迹

#### 信息泄露攻击 ####

*  社会工程
    
    > 渗入组织获取信息
 *  网上钓鱼
    
    > 网上诱骗

#### 拒绝服务攻击 ####

*  Dos(Denial of Service)攻击
    
    > 目的就是破坏系统的正常运行，导致网络和Internet资源变得不可再用
    
     *  攻击方法
        
        > 利用合理的用户请求来占用过多的服务资源，c从而使合法用户无法获取到资源
     *  攻击方式
        
         *  TCP-SYN flood
            
            > 服务器保留半开连接,很快耗尽资源,无法处理新来资源
         *  UDP flood
            
             *  Unix系统通常有一些省缺启动的UDP服务，如echo,chargen
             *  chargen：接受到一个数据包会立即返回一些字符
             *  echo：接收到一个包会原样返回一个包
             *  将chargen和echo互指,会占据大量网络宽带和系统资源
         *  ICMP flood
            
            > 死亡之ping
            
             *  缺省情况下,ping发送四个ICMP包,每个包长32字节。如果畅通，对方回送4个32字节ICMP包
             *  ping IP地址 -l 65500 -t
                
                > \-l 参数将每个包长改为65KB
                
                > \-t 参数将持续发送ICMP包给目的主机

#### 分布式拒绝服务攻击 ####

*  DDoS
    
    > 是一种基于DoS的特殊形式的拒绝服务攻击，是一种分布，协作的大规模攻击方式,主要瞄准比较大的站点,像商业公司，搜索引擎和政府部门站点.
    
     *  DDoS VS DoS  
        Dos 攻击只要接入网络的一台单机就可以实现,DDoS使用**一批受控制的机器**来进行攻击
     *  DDoS常用攻击工具
        
         *  Trinoo
         *  TFN
         *  Stacheldraht

## 风险降低技术 ##

### 威胁防御 ###

*  病毒防范
 *  流量过滤
    
     *  静态报文过滤
        
        > 只检查IP地址,以此为过滤条件
     *  动态报文过滤
 *  防火墙
    
     *  防火墙实际上是一种控制访问技术
     *  防火墙不是一套单独的计算机程序或设备,由软件和硬件两部分组成
     *  分类
        
         *  包过滤：作用在网络层和传输层
         *  代理服务器：作用在应用层
 *  入侵检测
    
    > 对若干关键点收集信息并对其分析
    
     *  入侵检测系统 IDS
 *  内容过滤
    
     *  URL过滤
     *  E-mail过滤

### 安全通信 ###

*  加密
    
     *  密钥分类
        
         *  对称密钥
         *  非对称密钥
 *  加密的VPN

> VPN：虚拟专用网

*  VPN VS 总线
    
     *  廉价的网络接入成本
     *  严格的用户认证
     *  高强度的数据加密策略
 *  搭建VPN
    
     *  使用VPN服务器
     *  使用路由器
 *  SSL

> Secure Socket Layer 安全套接字协议

*  SSL保证浏览器和web服务器通过安全连接的技术
 *  文件加密

### 身份和信任 ###

*  认证，授权，计账
 *  网络准入控制
 *  公钥基础设施(PKI)

### 网络安全最佳措施 ###

*  网络管理
 *  评估审计
 *  安全策略

# 网络应用服务 #

## 域名系统（DNS） ##