计算机网络

计算机网络

• 数据包
  
  1. 数据包：数据＋ip地址
  2. 数据帧：数据＋ip地址＋mac地址
  3. 数据通过路由传输时mac地址会不断被替换
• osi七层网络架构
  
  1. 应用层：所有能产生网络流量的程序
  2. 表示层：在传输之前是否进行加密或压缩处理
  3. 会话层： 查木马 netstat -n （win）
  4. 传输层：可靠传输、流量控制、不可靠传输
  5. 网络层：负责选择最佳路径，规划ip地址
  6. 数据链路层：帧的开始和结束、透明传输
  7. 物理层：接口标准、电气标准
• 计算机性能
  
  1. 发送时延、传播时延、处理时延、排队时延
  2. 时延带宽体积
  3. RTT时间：可通过ping 命令测试，超过2000ms则超时
• 物理层的主要任务：确定传输媒体的特性
  
  1. 机械特性：例接口形状、大小、引线数目（水晶头）
  2. 电气特性：例电压范围
  3. 功能特性：例－5v表示0，＋5v表示1
  4. 过程特性：相关部件的工作步骤
• 数据通讯的基础知识
  
  1. 数字信号（数字比特流）：010101，离散的
  2. 模拟信号（调制解调器转化），连续的
  3. 局网通过交换机传输数据不会转化为模拟信号
  4. 码元：传输数据时形成的波形，二进制码元、n进制码元。一码元可以携带nbit信息量
  5. 二进制码元：时间间隔的信号表示二进制数
• 信道：发送信息的媒体
  
  1. 单向通信（单工通信）只能发或收；例如电视信号
  2. 双向交替通信（半双工通信）不能同时收发；例如对讲机
  3. 双向同时通信（全双工通信）同时收发；例如手机
• 基带信号（baseband）：来自信源的信号；例如说话的声波；距离近、衰减小时采用；例如打印机
  
  1. 调幅：根据是否有波动区分01
  2. 调频：根据频率高低区分01
  3. 调相：根据波动相（正弦余弦）区分01
• 带通信号（bandpass）：把基带信号经过载波调制后，把信号频率调高以便在信道中传输；距离远采用
• 单极性不归零码
  
  1. 0~A
• 双极不归零码
  
  1. －A~+A
• 单极性归零码
  
  1. 每次波动总要先归零
• 双极性归零码
  
  1. 每次波动总要先归零
• 曼切斯特数据编码（可以区分没有数据的信号）
  
  1. 低－高 0
  2. 高－低 1
  3. 没跳转：没信号
• 差分曼切斯特编码（可以区分没有数据的信号）
  
  1. byte与byte间没有信号跳变，下一个信号为0
  2. byte与byte间有信号跳变，下一个信号为1
  3. byte间有信号跳转
• 信道极限容量：虽然信号传输受带宽、噪声、电子波干扰而失真，在一定范围内还可以识别，这个范围就是信道极限容量，超过这个容量，接受端就无法识别信号
• 奈氏准则：即便没有电磁干扰，也会有码间干扰，所以要限制码元上限速度
  
  1. 光线发送和识别码元的能力比铜线强
• 香农公式（适用于数字信号和模拟信号）
  极限传输速率C = W log2(1 +S / N)b / s
  S／N（信噪比）
  C与信噪比成正比，C与传输功率S成正比，与噪声N成反比
• 物理层下面的传输媒体
• 1. 导向传输媒体：导向传输媒体中，电磁波沿着固体媒体传播
  2. 双绞线：屏蔽双绞线（两根拧在一块，可以避免线间干扰）、无屏蔽双绞线（有个抗干扰层）
  3. 同轴电缆：50欧同轴电缆，用于数字传输，多用于基带传输
  4. 74欧同轴电缆，用于模拟传输
• 网线：8根线；百兆网络用1、3、2、6线；千兆网络8根都用
  
  1. 直通线（正线、标准线）：两端线序一致，100M标准线，568标准；用于主机到交换机、路由器到交换机
  2. 规律：同类设备相连不用交叉线序
  3. 交叉线：1－3，2－6，3－1，6－2；一头568B，一头568A，用于同类设备间
• 光线的工作原理：光线在纤芯中不断的全反射（单模光线不反射）
  
  1. 多模光线：粗，可以传输多个电磁模模式。
  2. 单模光纤：细，不经过反射，承载数据量大，可以承载最大10Ghz，用于有限电视，可一次传输60套节目
• 非导向传输媒体：空间自由，无线传输
  
  1. 无线传输所使用的频段很广，有短波、微波
  2. 短波：主要靠电离层的反射，通信质量较差
  3. 微波：主要是直线传播，例如地面微波接力通信，卫星通信，延迟较大
• 集线器（hub)：信号放大、扩大网络的传输范围，不具备定向传输能力，没有任何智商，有信号就转给所有，同一时间点，只能有两台设备通讯，每条线均分带宽，安全性差，因为所有人都能收到信号。已经被交换机取代了
• 数字传输系统：人的声波通过采样器，每秒采样8000次，每次是8位二进制数，所以电话的带宽是64K。我们采用的是欧洲E1标准，可以复用32路，所以带宽是2.048Mbps。美国T1标准可以复用24路，加上8k控制信号，总贷款1.544Mbps。中国没有T1
• 宽带接入技术原理（DMT）
  
  1. 电话线可用频率0～1MHz，打电话用300～3400Hz，剩余的高频给拨号上网
  2. 上行占用信道较少，下行占用信道较多。
  3. 分离器分出高低频给电话和宽带使用
• 光纤同轴混合网（HFC）使用有线电视网路，在头端接入光纤信号，头端距离用户有距离限制，与传输媒介有关。同轴电缆2～5KM，光纤20～50KM
• FTTH（光纤入户）光纤网线直接到家
• FTTB（光纤入大楼）到大楼后转为电信号，然后用电缆到用户
• FTTC（光纤到路边）

数据链路层

• 透明传输
  
  1. 在数据开头和结尾插入SOH和EOT标记
  2. 为了区分数据中的SOH和EOT，在数据中标记前插入转译自负ESC（十六进制编码是1B）
  3. 接受端的数据链路层再删除转义字符ESC
• 差错检测
  
  1. 循环冗余检验CRC,余数为FCS，余数为0，没差错
  2. 零比特传输方法实现透明传输，在5个1后面插入0
  3. PPP 只实现无差错接收
  4. 建立物理链接，发送LCP分组（封装多个PPP帧）
  5. MTU（最大传输单元）数据链路层的数据帧最大1500byte，最小64byte

网络层

• 定义
  负责在不同的网络间传输数据包，关心数据包目标地址，不负责丢包重传，不负责顺序
• 局网内传播（同一网段），子网掩码判断网段，之后使用ARP协议来广播并解析其他电脑mac地址
• 广域网（不同网段），mac地址决定数据的下一跳给谁，ip是数据的起点和终点
• 集线器：物理层设备，只是转发和加强比特流，没有智商
• 交换机：接受存储比特流，分析数据链路层的mac地址并选择出口，属于二层设备
• 路由器：去掉mac地址，根据数据包的ip地址来传递数据，并使用网卡重新封装成帧转化成比特流，三层设备
• 网络层协议
  
  1. ARP协议：获取本网段其他电脑mac地址，arp- a 查看缓存
  2. ARP欺骗：通过模拟mac地址劫持数据包（ptop终结者、网络执法官）（给别人缓存错误的mac地址）
  3. 自定义ARP缓存来防止欺骗

arp-s ip mac_address

• ICMP协议：测试网络层是否畅通，并报告故障
• ping 命令 ：
  
  1. 参数：
  2. time 延迟，
  3. TTL生存时间，TTL为0时，数据包自动消失，过一个路由器减1，4. 防止数据包在惠安网上无限转发
  4. TTL初始值：linux64，windows128，Unix：255，可以估计对方系统
  5. p/?： 查看p参数
  6. -t： 一直P
  7. -l 200：大包ping
  8. 指定TTTL：－i 1（可用来查看经过的路由器ip）
• pathping ip
  
  1. 跟踪数据包路径
  2. 计算丢包情况
• tracert ip ：跟踪数据包路径
• IGMP协议
  
  1. 点到点
  2. 广播
  3. 组播：分组广播，不可以调节播放进度，例如直播电视
• IP数据包（遵守ICMP协议）
  
  1. 首部：20个字节固定部分＋可变部分（很少用到,IPV6已取消）
     20个字节：版本（IPv4、IPv6）
  2. 区分服务部分：网络层实现数据包传递优先级（QOS）=>发包时在首部加上区分服务，携带优先标记，接受的路由器还要设置识别=>Windows可以用运行gpedit.msc来设置QOS
  3. 总长度部分：最大65535byte，因为数据帧最大1500byte，所以过大的数据包会被分片（除去20byte首部，想要不分片，最大1480byte），被分片的首部是相同的
  4. 标识（identification）：区分数据包的标识，统一包的每个分片，此标识相同，相邻两个包的标识并不是顺序的
  5. 标志：占3位，目前只有2位有意义=>MF = 1标示后面还有分片，1标示最后一个分片=>DF=0表示允许分片
  6. 协议号（protocol）：可以数据包里的协议号代表的协议属于哪一层的，数据就流向那一层=>常见协议号：1：ICMP协议，6：TCP协议，17：UDP协议（域名解析会使用此协议）
  7. 首部检验和：检验首部在传输过程中是否改变
  8. 
     
     1. 泪滴攻击：利用发不完整的片，让服务器一致等待，造成网络瘫痪。目前电脑系统都已修复这个bug
• IP协议（能让路由自动学习路由表的协议）=>
  
  1. RIP协议：周期性广播路由表，每30秒广播一次=>策略是经过路由最少=>最大跳数：15
  2. OSPF协议
  3. 等等
  4. 动态路由：用IP协议学习的路由表
  5. 静态路由：自己添加的，不能随着网络情况自动调整
• 传输层：提供了应用程序之间的通讯（协议＋端口）
  
  1. TCP：传输控制协议，传输的文件可能分段=>功能：建立会话，实现可靠传输，流量控制=>应用：文件传输
• TCP是面向连接的传输层协议
• 每一条tcp连接只能有两个端点，只能是一对一的，可提供全双工通信，面向字节流
• TCP通过套接字（socket）来实现点到点传输，也就是IP+port
• 可靠传输实现：ARQ（自动重传）发送报文时，会设置一个计时器，超时（RTTs应该略大于加权平均往返时间）没有收到确认，就会自动重传
• TCP报文段的首部格式：20固定＋可变（不超40）
  
  1. 源端口
  2. 目标端口
  3. 序号：标记着每个数据包第一个字节是整个数据包的第几个字节，他就是几
  4. 确认号（ACK）：由接收端返回，告诉发送者该发第几个数据了，客户端和服务端都会可能是发送端或接受端
  5. 数据偏移：纪录报文段数据部分是在第几个开始，用4位二进制表示，1个1代表4个字节，总共60字节，因为首部最长60个字节
  6. 窗口（window size）：各自的接收和发送缓存，称之为窗口大小
  7. 检验和：与UDP方法相同
  8. 紧急指针：指明了紧急数据在数据包的尾部索引
  9. SYN：发起会话阶段的标识
  10. ACK：1时，确认号有用，说明是数据传输阶段
  11. URG：1时，允许数据包发送时插队
  12. PSH：1时，允许数据包接收时插队
  13. RST：1时，表示TCP会话出现错误，需要中断会话，例如打开网页时，没有刷新完就关闭网页
  14. FIN：1时，表示数据传输完毕时，可以释放连接
  15. 填充：不够4个字节时，来填充
• 可变长度：
  
  1. sack（选择性确认），只补发丢失的包
• 利用syn原理攻击xp系统
  
  1. 用伪造的地址发起建立会话请求，让服务器一直在syn状态（正在建立会话状态），让系统资源耗尽
  2. land攻击：让系统自己和自己建立会话请求，原地址和目标地址都是自己
• TCP3次握手（建立会话）协商的内容
  
  1. 最大字节mss
  2. 最大缓存win
  3. 序号seq
  4. 确认号ack
• TCP流量控制：让接受缓存为0
• TCP拥塞处理：
  
  1. 慢开始：发送量逐渐增大，达到慢开始门限时，增加值变小，出现丢包时，发送量减到最小，慢开始门限降低，进入其他轮。总之是通过一定算法，使拥塞可控
• UDP：一个数据包就能够完成数据通信，不分段，不需要建立会话，不需要流量控制，不可靠传输=>应用：dns解析、聊天、屏幕广播
  
  1. 传输层要对数据要进行差错检验
• 常见的应用层协议使用的端口
  
  1. http=TCP+80
  2. https=TCP+443
  3. RDP（远程桌面协议）=TCP+3389
  4. ftp=TCP+21
  5. 共享文件夹＝TCP+445
  6. SMTP（发邮件）＝TCP+25
  7. POP3（收邮件）=TCP+110
  8. telnet=TCP+23
  9. SQL（sql server）=TCP+1433
  10. DNS=UDP+53
• 端口是运输层加的，用于网卡将数据包分配到对应的端口服务。服务器端可以指定开放或关闭某个端口服务=>端口是16位二进制表示，只有本地意义，并且本地唯一，只是为了标志本计算机应用层的各进程。
  
  1. 熟知端口：0～1023
  2. 登记端口：1024～49151
  3. 客户端端口：49152～65535

netstat -an 产看所有端口服务netstat -n : find "ESTABLISHED" 查看建立回话netstat -nb 查看绘画进程

查看目标ip某个端口是否可用

telnet ip + port

• 黑客先扫描端口，为了判断对方开启了什么服务，从而针对性的找漏洞
• 可以通过注册表改默认端口

应用层

• 查看dns服务器并解析域名

nslookup + 域名               

• 安装和配置局网dns服务器
  功能：1. 访问相同地址，可以缓存地址，节省流量2. 解析内网自己的域名3. 域环境
  搭建：安装windows dns组件
• 安装和配置dhcp服务器
  注意：
  
  1. 要控制局网内dhcp数量
  2. dhcp服务器必须为静态ip地址
  3. 给局网分配dhcp服务器，服务器地址和被分配的电脑需要在同一网段
  4. 给多个网段分配地址时，需要在被分配网段的网关设置命令
ip helper-address + dhcp服务器ip

• FTP协议（分两个端口，一个是tcp连接控制端口21，用于发送命令信息，tcp数据连接端口20，用于上传、下载数据）
  
  1. 主动模式：ftp客户端告诉ftp服务器用什么端口，服务器主动连接客户端，有20端口
  2. 被动模式：服务器只是监听，告诉客户端用什么端口，客户端主动发数据，没有20端口，一般是1089端口
  3. 传输模式：ascll模式，以文本序列传输，binary模式，二进制传输
  4. ftp服务器端如果有防火墙，我们需要开20和21端口，使用主动模式。
  5. 每个上传和下载都会建立单独的会话
• http协议
• 同一资源定位符
  协议://<主机>:<端口>/<路径>
• web代理应用
  
  1. 访问国外网站
  2. 避免ip跟踪
• 网络安全
  
  1. 截获：截取通信内容
  2. 中断：中断通信；dos攻击（拒绝服务攻击），ping大数据包
  3. 篡改：篡改上传报文
  4. 伪造：伪造信息再网络上传送
  5. netstat -n 是否有可疑会话
  6. msconfig 隐藏微软服务后，查看是否有可疑服务
• 加密技术
  
  1. 对称加密：加密密钥和解密密钥相同=>缺点=>不适合在网络上传输秘钥，秘钥维护和管理麻烦（因为加密解密相同）=>加密效率高，不会过多的增加文件大小,加密时间短
  2. 非对称加密：加密密钥和解密密钥不同=>公钥加密，私钥解密，或相反=>公钥和私钥不能互相推倒=>将公钥给对方，对方用公钥加密的文件传给我，我用私钥去解密=>维护管理简单（公钥私钥可以是1对多关系）=>加密效率低
  3. 对称与非对称结合：将对称密钥用非对称加密，而不是直接加文件。这样兼容了两种加密方式的优点
  4. 数据加密标准：DES分组加密，密钥长度56位，暴力破解需要3.5~21分钟。128位密钥匙，暴力破解需要5.4*10 ^18年
  5. 数字签名：将文件通过单向散列函数生成128位文件摘要，再进行公钥非对称加密，形成数字签名，将签名和文件和公钥一并发送给收件方。收件方只需要将收到的文件使用公钥用相同方法生成签名，对比结果，就知道是否被遄改过
  6. 数字证书：在本地下载证书服务，搭建证书颁发服务器，用另一个地址来请求这个服务器，并申请证书，颁发服务器确认颁发，证书里面有公私钥=>证书要备份，导出私钥=>证书丢失要挂失，证书机构会吊销该证书和网上公示
  7. 应用层安全：数据加密解密
  8. SSL（安全套接字）：应用层和传输层之间的，用于加密和解密
• 查木马

网络层安全：IPSec

• 常用两种协议
  
  1. ESP（封装安全有效载荷）：ip数据包插入esp首部，包含安全参数索引SPI，ip首部协议字段设为50，=>签名＋加密，鉴别源点和检查数据完整性，加密数据=>
  2. AH （鉴别首部）：ip数据包插入ah首部，ip首部协议字段设为51=>签名，鉴别源点和检查数据完整性
• 配置IPsec通讯
  
  1. 在通讯的两台主机上，打开本地安全设置=>新建到对方ip的安全策略
  2. 点击生效（指派）策略
  3. 查看已经建立的IPsec=>打开mmc（微软管理控制台）=>在ip安全监视器中查看
• 数据链路曾安全
  
  1. 每个网关加密解密，不同网关密匙不同
  2. PPP协议身份验证：在两个路由器设置密钥
  3. ADSL安全
• 防火墙
  
  1. 网络层防火墙：检查数据包，源地址，目标地址，协议和端口，但不看数据包内容，可自定义过滤策略
  2. 应用层防火墙：可检查数据包 、控制用户名、时间段、
  3. 防火墙架构：三向外围网、背靠背、单一网卡防火墙（只能通过防火墙的电脑访问外网）、边缘防火墙
     
     • 音频视频面临哪些问题
  4. 占用带宽高，网速要更定，延迟要低，而数据信息没有这么高的要求
  5. 延迟：传播延迟＋路由器的处理延迟=>对交互式音频（语音聊天）影响大=>缓存解决
  6. 三种类型：
     
     • 流式（streaming）存储音频／视频，边下边播，=>优点：节省客户端空间，不能下载，版权保护=>搭建流媒体服务器，安装window组件media services，其他电脑通过mms+ip地址＋文件名来播放=>也可以点击运行单播公告向导，生成网页，然后通过网站访问视频节目
     • 流失实况音频／视频，边录制便发送=> 摄像设备的数字视频连接到电脑上，通过编码器输出多种分辨率大小的格式，通过服务器上的media servers添加编码器，然后单播公告出去，来接受外部访问=>一个编码器可以连多个流媒体服务器
     • 交互式音频视频：会被路由器标记为优先输出列队，优先传输

无线网络

• 常用的集中无限网络种类
  
  1. PAN 蓝牙设备
  2. LAN 无限局网
  3. MAN 城际网络
  4. WAN 手机
• 无限局域网
  
  1. 无限服务集ESS：多个无线ap组成，每个ap要有不超过32位的服务集标示服（ssid）和一个信道
  2. 无线路由器：交换机＋ap+路由器三合一
• 手机通话原理：向附近基站注册，基站和基站通过光线或者其他线路连接。手机跟基站的注册是实时更新的。手机上网是通过基站介入光纤，连接internet
• 工具类
  
  1. 抓包工具：winpcap
  2. huigezi木马：远程操控、屏幕监控