软件测试-计算机网络

爱被打了一巴掌 2022-09-04 14:53 171阅读 0赞

# 计算机网络 #

### 文章目录 ###

*  计算机网络
 *  计算机网络历史
 *  OSI/RM模型
 *  TCP/IP简介
 *  IP地址
 *  TCP/IP调试命令

--------------------

# 计算机网络历史 #

第一代：50年代中至60年代初，以单计算机为中心的联机系统。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h5aDEyMjYxOTk4_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

在计算机内部增加了通信功能，把远程的输入输出设备通过通信线路直接和计算机的主机相连，用户在终端输入信息的同时，主机也能处理信息，最后再将处理的结果通过通信线路回送给远程用户。

第二代：60年代中至70年代初。计算机与计算机互联网络：主机既做数据处理，又做通信，出现不同的网络体系结构的模型。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h5aDEyMjYxOTk4_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
第三代：70年代中至80年代末，计算机网络进入标准化发展

1.  ARPANET的标准协议：  
    1）用于计算机之间的数据传输  
    2）能够连接不同类型的计算机  
    3）所有的网络节点都同等重要  
    4）必须有冗余的的路由  
    5）网络结构尽可能地简单，但能非常可靠地传送数据  
    由于技术上的不足，使得具有相同厂家，相同型号的计算机之间可以进行数据通信，但是不同厂家，不同型号的计算机无法进行数据通信。

正是由于ARPANET协议的问题，产生了后续的TCP/IP协议和ISO的OSI/RM规范

1.  TCP/IP协议（传输控制协议/网际协议）:  
    基于TCP/IP的4.2 BSD(Unix系统)  
    不同网络之间的通信  
    定义了电子设备（比如计算机）如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。  
    正是由于TCP/IP网络通信协议的出现，使得不同计算机之间得以实现数据通信，为计算机网络的进一步发展奠定了基础。  
    [TCP/IP介绍][TCP_IP]
2.  ISO的OSI/RM规范

第四代：90年代至今，国际互联网的诞生与发展  
由于ARPANET网络的维护费用日益高昂，把ARPANET分成了两个网络：MILNET(军网)，ARPANET(民网)。  
♩ 1990年，由NSF将ARPANET民网改名为Internet，随后很多公司、企业加入  
♪ WWW概念的提出  
♫ Mosaic的WWW客户端程序  
♬ PPP使得家庭用户可方便访问Internet

# OSI/RM模型 #

1984年，ISO推出互联网的协议规范OSI/RM(Open Systems Interconnection/Reference Model)  
ISO：国际规范化组织  
OSI/RM：开放系统互连参考模型  
为开放式信息系统提供了一种功能结构的框架

OSI/RM模型结构（七层）  
ݶ 应用层 Application  
ݶ 表现层 Presentation  
ݶ 会话层 Sesstion  
ݶ 传输层 Transport  
ݶ 网络层 Network  
ݶ 数据链路层 Date Link  
ݶ 物理层 Physical

1.物理层：只传输0 1二进制（比特流）  
功能：  
1）为数据链路层提供服务，从数据链路层接受数据，并按规定形式的信号和格式将数据发送  
2）向数据链路层提供数据（把比特流还原为数据链路层可以理解的格式）

2.数据链路层：负责将上层数据封装成帧  
帧：数据链路层完成从物理层到网络层的过渡、准备工作。  
功能：  
传输管理：为网络层提供低出错率、高可靠性的数据链路  
流量控制：协调主机和通信设备之间的数据传输率

3.网络层：路由寻址（定向传输）和广播  
功能：  
1）路由选择与中断  
2）控制分组传送系统的操作  
3）控制流量，以防网络过于拥挤  
4）建立和撤销网络连接  
5）根据传输层的要求来选择服务

4.传输层：负责建立一个可靠的端对端的链接，包括数据核对和初步整理  
功能：  
1）建立、维护和撤销传输连接—端对端连接  
2）控制流量、差错控制（使高层收到的数据几乎完整无差错）  
3）选择合适的网络服务以实现其功能  
4）提高数据的编号、排序、拼接以及重同步等功能

5.会话层：负责建立维护拆除会话，为端系统的应用程序之间提供了对话控制机制，是数据传输的“中间商”角色，负责数据传输的“售后服务”。  
功能：  
1）提供提供两进程之间建立、维护和结束会话连接的功能  
2）管理会话  
3）同步数据  
注意：传输层和会话层一般结合使用

6.表现层：表示数据形式，完成对数据传输的转化  
功能：  
1）代表应用层协商数据表示  
2）完成对传输数据的转化，如格式化，加/解密，压缩/解压

7.应用层：所有应用程序网络在此展开，确定进程之间通信的性质，以满足用户需要。  
功能：提供OSI用户服务，如事务处理，文件传输，数据检索，网络管理，加密。

计算机网络体系结构通信原理包括两方面：  
1）数据通信原理  
2）对等会话原理

1.数据通信原理  
发送端自上而下传输直到物理层，接收端自下而上传输直到发送端发起通信的层次。

2.对等会话原理  
发送端和接收端只有在对等层才能进行通信，不同层次传输的数据格式是不一样的。  
应用层、表示层和会话层以报文方式传输  
传输层以报文形式或者分段方式传输  
网络层以分组方式传输  
数据链路层以帧方式传输  
物理层以比特流方式传输  
发送端每经过一层（物理层除外）都要在元数据上进行协议封装，即最前面加装一个本层使用协议的协议头；接受层每经过一层都要对原数据进行协议解封装，即去掉原数据最前面的上层协议头。

OSI/RM数据通信原理图  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h5aDEyMjYxOTk4_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

# TCP/IP简介 #

TCP/IP和OSI/RM对比：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h5aDEyMjYxOTk4_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]  
1.网络接口层  
功能：在物理连接（网线和电脑之间）之上，实现逻辑链路（用到的协议）的连接（拨号连接）。  
接口卡：具有物理地址，即MAC地址  
SLIP协议（Serial Line Internet Protocol）:  
1）在串行线路上封装IP数据报  
2）用于拨号连接  
3）缺点：没有差错校验机制

数据报：通过网络传输的数据基本单元，它携带了从计算机传递到目的计算机的信息。

数据包：TCP/IP协议通信传输中数据单位，单个信息被划分为多个数据块，这些数据块被称为包。

路由：路由器从一个接口接受到数据包，根据数据包的目的地址进行定向并转发到另一个接口的过程。

差错校验机制：每一端必须知道对方的IP地址，没有办法把本端的IP地址通知给另一端；如果一条串行线路用于SLIP协议，那么它不能同时使用其他协议（即不兼容其他协议）。

为了解决如果串行线路用于SLIP协议，不兼容其他协议的问题，就引入了：  
PPP（Point to Point Protocol）协议：  
1）用于串行与并行线路上的拨号连接  
2）解决SLIP存在的问题，即不兼容的问题

MAC，每个网卡都有唯一的硬件地址，每个网卡的硬件地址都是由厂商所提供，而且每个地址都是唯一的，在网络上不允许有重复的硬件地址出现。

MAC地址（物理地址，硬件地址）与IP地址通过ARP协议和RARP协议，这两个协议实现关联：

ARP协议（Address Resolution Protocol）:是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。  
IP地址对应到MAC：通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。

RARP协议（Reverse Address Resolution Protocol），也叫反向地址解析协议：MAC到IP地址。

一台计算机的IP地址可能改变，MAC一定不变，MAC地址就相当于计算机的身份证号。

2.网络互联层  
功能：在不同的网络之间进行路由寻址、传输数据报。

IP协议（Internet Protocol）,也称为无连接、不可靠协议：负责主机之间的寻址，设定路由。

ICMP协议（Internet Control Message Protocol）：属于IP协议的小分支，可报告错误（网络的错误检查，主机故障等），控制消息，Ping程序。  
在主机和路由器之间传递控制信息，ICMP协议是一种面向无连接的协议，用于传输出错报告控制信息。  
它是一个非常重要的协议，它对于网络安全具有及其重要的意义。  
ICMP提供一致易懂的出错报告信息。发送出错报文返回到发送原数据的设备，因为只有发送设备才是出错报文的逻辑接受者。发送设备随后可根据ICMP报文确定发生错误的类型，并确定如何才能更好地重发数据包。ICMP唯一的问题是报告问题而不是纠正问题，纠正错误的任务由发送方完成。

我们下网络中经常会使用到ICMP协议，比如我们经常使用的用于检查网络通不通的Ping命令（windows和linux中均有），这个ping的过程实际上就是ICMP协议工作的过程，还有其他网络命令如跟踪路由的Tracert命令（Tracert是Windows路由跟踪程序，用于确定IP数据包访问目标所采取的路径）也是基于ICMP协议的。

无连接、不可靠协议，这里的无连接就是指发送的数据不一定到达，可能会丢失。

3.传输层：建立应用间端对端的连接。  
这种端对端的连接有两种：  
1）面向连接：会话建立、数据传输、会话拆除  
2）无连接：不保证数据的有序到达

TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议  
1）面向连接  
2）可靠（三次握手）  
3）速度慢

UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议  
1）无连接  
2）不可靠  
3）速度快

端口号：用来区别应用层的协议，不同的应用协议有不同的端口号；  
端口是通过端口号来标记的，端口号只有整数，范围是从0到65535；  
端口的用途：  
一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务，这些服务完全可以通过1个IP地址来实现，但主机要区分不同的网络服务，显然不能不能只靠IP地址，因为IP地址与网络服务的关系是一对多的关系，实际上是通过”IP地址+端口号“来区分不同的网络服务。

服务器一般都是通过知名端口号来识别：`netstat -a -n`![请添加图片描述][15ac94c1279649bd92d4965ab1126b77.gif]  
4.应用层  
主要负责用户和应用程序之间的通信，协调设备和软件的多样性问题；解决系统中文件传输问题。  
以下是常见的应用协议：  
FTP：文件传输协议  
HTTP：超文本传输协议  
DNS：域名系统  
Telnet：远程终端协议  
IMAP：Internet邮件访问协议  
POP3：邮局协议版本3

常见相关协议缩写  
ݶ TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议  
ݶ IP（Internet Protocol）网际协议  
ݶ FTP（File Transfer Protocol）文件传输协议  
ݶ ARP（Address Resolution Protocol）地址解析协议  
ݶ RAPP（Reverse Address Resolution Protocol）反向地址解析协议  
ݶ UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议  
ݶ HTTP（Hypertext Transfer Protocol）超文本传输协议  
ݶ ICMP（Internet Control Message Protocol）互联网控制消息协议  
ݶ POP3（Post Office Protocol version3）邮局协议版本3  
ݶ IMAP（Internet Mail Access Protocol）因特网信息访问协议  
ݶ PPP（Point to Point Protocol）点对点协议  
ݶ SLIP（Serial Line Internet Protocol）串行线路上传输数据报的非标准协议

# IP地址 #

**IP地址的特点**  
1）IP地址为32长，每个IP地址分为4组，每组8位，每组数字的大小范围为0-255，用句点`.`隔开  
eg：

10000011 01101011 00000011 00010001
    131.107.3.17

2）IP地址由两部分构成 ：网络位+主机位

**IP地址的分类**  
每个IP地址包含两部分：网络位和主机位；IP地址中的网络部分可以说明该设备是否属于A类、B类、C类、D类或E类网。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>网络类</th> 
   <th>最高位</th> 
   <th>网络id</th> 
   <th>网络数</th> 
   <th>主机数</th> 
   <th>网络号范围</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>A类</td> 
   <td>0</td> 
   <td>8位（第一组）</td> 
   <td>126</td> 
   <td>16777214</td> 
   <td>1~127</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>B类</td> 
   <td>10</td> 
   <td>16位（前两组）</td> 
   <td>16384</td> 
   <td>65534</td> 
   <td>128~191</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>C类</td> 
   <td>110</td> 
   <td>24位（前三组）</td> 
   <td>2097152</td> 
   <td>254</td> 
   <td>192~223</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>D类</td> 
   <td>1110</td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td>广播地址</td> 
   <td>1~127</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>E类</td> 
   <td>1111</td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td>保留实验</td> 
   <td>1~127</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

在IP地址中有一些数字是有特殊含义的，也叫保留地址（别人已经声明好，可以直接拿来使用）  
网络号：

10
    127
    172.16.0.0~172.31.255.255
    192.168.\*.*

主机号：

全0（表示子网）
    全1（表示广播）

**子网掩码**

为什么要使用子网掩码？  
1）使用子网掩码是为了区分一个IP地址中的网络地址和主机地址；  
2）子网掩码是用来判断任意两台计算机的IP地址是否属于同一子网络的根据。

**子网掩码的特点**

掩码技术的实现方式：从主机位上抽取几位作为0，剩下全部用1掩盖掉。  
由连续的1和0构成  
默认子网掩码：

255.0.0.0   A类默认
    255.255.0.0   B类默认  
    255.255.255.0  C类默认

子网掩码中可以出现的数字：

0  128 192 224 240 248 252 254 255

**有关IP地址的运算**

逻辑运算：与 或 非

如何判定两个IP地址是否在同一个子网中：  
IP地址 与运算 子网掩码 = 网络ID  
判断的步骤：  
1）将IP地址和子网掩码转换成二进制  
2）将IP地址和子网掩码按位进行与运算  
3）得出子网号，判断是否相等  
eg：  
现在判断主机A和主机B是否在同一个子网中？  
已知：

主机A： IP=61.48.167.25  子网掩码=255.255.255.192
    主机B： IP=61.48.167.224  子网掩码=255.255.255.192

因为这两组的IP、子网掩码前3组都一样，所以我们只看第四组

主机A IP最后一组：00011001 子网掩码最后一组：11000000

主机B IP最后一组：11100000 子网掩码最后一组：11000000

进行与运算

主机A：00000000
    主机B：11000000

所以不在同一个子网

# TCP/IP调试命令 #

检查配置 ipconfig  
选项：  
`/all`（查询网络的详细配置信息）  
`/displaydns`（显示DNS客户解析缓存的内容）  
`/flushdns`（刷新并重置DNS客户解析缓存的内容，DNS在进行解析的时候会生成缓存，以便下次访问同样域名时，加快速度）  
![请添加图片描述][0e7b861a8dc041d5b746bbc3348b48dc.gif]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h5aDEyMjYxOTk4_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20220829/dab7d48821c2488a90a17a79c620a119.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h5aDEyMjYxOTk4_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20220829/5f533162c3394156a2e9cb0564438b2a.png
[TCP_IP]: https://www.w3school.com.cn/tcpip/tcpip_intro.asp
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h5aDEyMjYxOTk4_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20220829/6144dbc0f1714708aedec3dc2cf2eea4.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h5aDEyMjYxOTk4_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20220829/fe763db882df4d26a7750f9911249f7b.png
[15ac94c1279649bd92d4965ab1126b77.gif]: /images/20220829/32087c44543c4a7ab02d74b0a20f14df.png
[0e7b861a8dc041d5b746bbc3348b48dc.gif]: /images/20220829/a605ce61dcaa4e59b3447b57d92f774e.png