软考：高级软件架构师学习笔记——计算机网络|交换机|广域网|服务器|端口|路由器

学前说两句

计算机网络是比较简单的章节，内容不太难，而且在软考中的占比也不是太高，个人在这里的投入不是太多，主要是各种TCP/IP协议，端口，网络规划，存储网络架构，软件定义网络，这个大家多看多刷题。

核心内容

通信系统架构

局域网

如果核心设备有单台那么就是单核心架构

如果核心设备有多台那么就是多核心架构

多个核心设备构成一个环就是环型架构

广域网

局域网接入的位置就是接入网

骨干网可靠的数据通信的网络

分布网，多个局域网络汇聚到一起

半冗余广域网：有冗余链路的

对等子域广域网：划分子域

移动通信网络

如果通过代理去做的，访问外部网络，就是一种透明的模式

如果是直接去访问的外部网络，就是一种非透明模式

网络的分类按照覆盖范围大小分类

按照传输方式分类

按照传输方式分类可以分为有线网络和无线网络

局域网的拓扑结构

5G技术

软件定义网络架构

软件定义网络架构简称SDN，用软件来做网络的隔离

存储网络架构

磁盘阵列

RAID 0 是所有空间全部用上，没有备份的
RAID 1是只用一部分空间，是有备份的
RAID 0+1 是二者的结合
RAID 3 有一个固定的校验盘

RAID 5 有一个分布式校验盘（RAID 3 有一个固定的，一旦固定的坏了就完蛋了）

3块，分布式，但是平均下来有一块做校验存储，所以就是2块，一共160T

假设例题中说有2块80T，1块160T，那么也按照3块80T来计算

OSI七层模型

交换机

集线：类似于集线器，把网络网络终端加入到交换机，将其连接为一个整体

中继功能：放大并转发信号，扩展网络传输距离，提升跨网段通信质量。

桥接功能：连接不同局域网段，支持数据跨网传输，实现网络分割或扩展。

隔离冲突域：通过端口独立冲突域设计，减少数据包碰撞，提升网络效率与稳定性。

重启确实清空，但是MAC地址表项是动态增长的

虚电路的交换方式是帧中继

TCP/IP协议族

POP3（邮件收取协议）、SMTP （简单邮件传输协议）邮件相关的

DNS 域名到IP 还有一个PRT是IP到域名

DHCP动态IP地址分配的协议，主机自动获取IP
SNMP简单网络管理协议：网络管理上的
TFTP：简单文件共享协议

ICMP：网络差错效验的协议（ping命令）

IGMP：组播协议

ARP：IP找MAC

RARP：MAC找IP

A.TCP的窗口大小不是固定的

B.在后向纠错系统中，会要求重复

D.不需要建立虚通路

DHCP

DHCP的分配方式

分配方式是指的是DHCP服务器，当分配不了的时候，就会分配无效地址

一开始的时候客户端并不知道DHCP服务器在哪里，而是通过广播DISCOVER的方式来寻找DHCP服务器，服务器可能有多台，谁能提供服务谁就会回复，OFFER，客户端收到之后，就会请求REQUEST（携带mac地址），服务端收到之后，自己进行验证，如果发现没有问题，就会回复ACK，这是理想情况，还有一种情况是验证不通过就会回复NACK

还有一种是客户端主动释放，不用了，或者客户端认为这个IP有冲突，拒绝DHCP分配的。

C要根据DHCP的分配来

DNS

不同主题，域名映射IP的过程是不一样的

window是hosts

网络规划与设计网络构建关键技术

转发规则一致性更新技术：两个平面转发规则一致性更新技术

高可用：通过冗余，可以从硬件和软件两个可以

双协议栈：既可以识别IPv4，又可以识别IPv6

隧道：在IPV4的基础上提供IPV6

网络地址翻译技术：通过路由器硬件对地址进行转换，实现IPV4和IPV6的共同支持

层次化网络设计

网络冗余设计

高可靠和高可用

思维导图

# 计算机网络 - 核心知识思维导图 │ ├── 0️⃣ 通信系统架构 (★) │ ├── 通信系统架构 │ │ ├── 局域网 (LAN) │ │ │ ├── 组成：计算机、交换机、路由器 │ │ │ ├── 定义：有限地理范围内，传输介质互联的计算机组，封闭型网络 │ │ │ ├── 典型架构风格 │ │ │ │ ├── 单核心架构 │ │ │ │ ├── 双核心架构 │ │ │ │ ├── 环形架构 │ │ │ │ └── 层次局域网架构 │ │ │ ├── 拓扑结构 │ │ │ │ ├── 星状结构 │ │ │ │ │ ├── 特点 │ │ │ │ │ │ ├── 中心节点，结构简单，建网容易，便于控制 │ │ │ │ │ │ └── 任意两个节点间的通信最多两步 │ │ │ │ │ └── 缺点：中心节点故障则全网瘫痪 │ │ │ │ ├── 树状结构 │ │ │ │ │ ├── 特点：分级集中，成本低，扩充方便，双向传输 │ │ │ │ │ └── 缺点：非叶节点故障影响全网 │ │ │ │ ├── 总线结构 │ │ │ │ │ ├── 特点：所有节点通过总线连接 │ │ │ │ │ └── 缺点：总线负载有限，故障影响所有节点 │ │ │ │ ├── 环状结构 │ │ │ │ │ ├── 特点：首尾相连闭合环形，信息单向流动 │ │ │ │ │ └── 缺点：不便扩充，任一节点故障导致物理瘫痪 │ │ │ │ └── 网状结构 │ │ │ │ ├── 特点：节点彼此均有链路，可靠性高 │ │ │ │ └── 缺点：布线繁琐，成本高，控制复杂 │ │ ├── 广域网 (WAN) │ │ │ ├── 组成 │ │ │ │ ├── 骨干网、分布网、接入网（典型规模） │ │ │ │ └── 骨干网、接入网（规模较小时） │ │ │ ├── 典型架构风格 │ │ │ │ ├── 单核心广域网 │ │ │ │ ├── 双核心广域网 │ │ │ │ ├── 环形广域网 │ │ │ │ ├── 半冗余广域网 │ │ │ │ ├── 对等子域广域网 │ │ │ │ └── 层次子域广域网 │ │ │ └── 网络交换方式：分组交换（Internet核心交换方式） │ │ └── 移动通信网络 │ │ ├── 5G技术的主要特征 │ │ │ ├── 服务化架构 (SBA)：网络功能灵活定制、按需组合 │ │ │ └── 网络切片：物理网络切出多个逻辑网络，降低建网运维成本，避免为每一个服务建设专用物理网络（实现虚拟逻辑独立） │ │ └── UE 接入模式（获取多样化服务） │ │ ├── 透明模式 │ │ ├── 非透明模式 │ │ └── 说明：帮助手机等设备接入不同网络（如互联网、专用网等） │ ├── 软件定义网络 (SDN) │ │ ├── 核心思想：控制面与数据面分离，灵活控制流量 │ │ └── 三大平面 │ │ ├── 应用平面：运行网络应用，无需关心底层细节就可编程、部署应用 │ │ ├── 控制平面：SDN控制器（网络大脑），掌握全局网络信息 │ │ └── 数据平面：交换机/路由器等物理硬件，单纯负责数据的转发 │ └── 存储网络架构 │ ├── 定义：访问磁盘存储方式 │ ├── 直连式存储 (DAS) │ │ └── 计算机通过I/O端口直接访问存储设备的方式 │ ├── 网络连接存储 (NAS) │ │ └── 计算机通过分布式文件系统访问存储设备的方式，基于以太网，注重低成本 │ └── 存储区域网络 (SAN) │ └── 计算机通过构建独立的存储网络访问存储设备的方式，基于以太网和光纤，注重高性能 │ ├── 1️⃣ 网络有关指标 (★) │ └── 时延 │ ├── 网络延迟公式 │ │ └── 网络延迟 = 处理延迟 + 排队延迟 + 发送延迟 + 传播延迟 │ ├── 服务器延迟主要原因 │ │ ├── 队列延迟 │ │ └── 磁盘延迟 │ ├── 对等网络延迟特点 │ │ └── 总线式连接，网络中的终端数量越多，延迟就越大 │ ├── 路由器与交换机转发方式对比 │ │ ├── 路由器：存储转发 │ │ ├── 交换机：直接转发 │ │ └── 结论：交换机的时延小 │ └── Internet传输延迟 │ └── 数据在Internet中传输时，由于互联网的转发数量大、经过节点多，所以会带来更大的延迟 │ ├── 2️⃣ 组网技术 (★) │ ├── 七层模型 │ │ ├── 7️⃣ 应用层 │ │ │ ├── 主要功能：实现具体的应用功能 │ │ │ └── 主要设备及协议：POP3 │ │ ├── 6️⃣ 表示层 │ │ │ ├── 主要功能：数据的格式与表达、加密、压缩 │ │ │ └── 主要设备及协议：FTP、HTTP、TFTP、DHCP │ │ ├── 5️⃣ 会话层 │ │ │ ├── 主要功能：建立、管理和终止会话 │ │ │ └── 主要设备及协议：Telnet、SMTP、SNMP、DNS │ │ ├── 4️⃣ 传输层 │ │ │ ├── 主要功能：端到端的连接 │ │ │ └── 主要设备及协议：TCP、UDP │ │ ├── 3️⃣ 网络层 │ │ │ ├── 主要功能：分组传输和路由选择 │ │ │ └── 主要设备及协议 │ │ │ ├── 设备：三层交换机、路由器 │ │ │ └── 协议：ARP、RARP、IP、ICMP、IGMP │ │ ├── 2️⃣ 数据链路层 │ │ │ ├── 主要功能：传送以帧为单位的信息 │ │ │ └── 主要设备及协议 │ │ │ ├── 设备：网桥、交换机（多端口网桥）、网卡 │ │ │ └── 协议：PPTP、L2TP、SLIP、PPP │ │ ├── 1️⃣ 物理层 │ │ │ ├── 主要功能：二进制传输 │ │ │ └── 主要设备及协议：中继器、集线器（多端口中继器） │ │ └── 备注 │ │ ├── Internet网络核心采取分组交换 │ │ └── 以太网帧最小长度为64字节 │ └── 交换技术 │ ├── 交换机功能 │ │ ├── 集线功能 │ │ ├── 中继功能 │ │ ├── 桥接功能 │ │ └── 隔离冲突域功能 │ ├── 基本交换原理：基于MAC地址识别，封装转发，建立临时交换路径 │ └── 交换机核心功能 │ ├── 转发路径学习：根据源MAC建立端口映射，写入MAC地址表 │ ├── 数据转发：查MAC地址表，向对应端口转发 │ ├── 数据泛洪：目的MAC不在表中，向所有端口（除源端口）转发 │ └── 链路地址更新：定期更新（如300秒） │ ├── 初始状态：地址表为空 │ └── 重启/清空：地址表清空 │ ├── 3️⃣ TCP/IP协议族 (★★★) │ ├── 模型概述：TCP/IP模型与OSI七层模型对应 │ │ ├── 应用层 │ │ │ ├── 应用层 │ │ │ │ ├── POP3 │ │ │ │ │ └── 110端口，邮件收取（基于TCP） │ │ │ │ └── IMAP │ │ │ │ └── 143端口，邮件客户端通过此协议从邮件服务器获取邮件信息、下载邮件（基于TCP） │ │ │ ├── 表示层 │ │ │ │ ├── FTP │ │ │ │ │ ├── 20数据端口，21控制端口 │ │ │ │ │ └── 文件传输协议（基于TCP） │ │ │ │ ├── HTTP │ │ │ │ │ └── 80端口，超文本传输协议，网络传输，基于TCP │ │ │ │ ├── DHCP │ │ │ │ │ └── 67端口，IP地址自动分配，基于UDP │ │ │ │ └── TFTP │ │ │ │ └── 69端口，简单文件传输协议，基于UDP │ │ │ └── 会话层 │ │ │ ├── Telnet │ │ │ │ └── 23端口，远程登录，基于TCP │ │ │ ├── SMTP │ │ │ │ └── 25端口，邮件发送，基于TCP │ │ │ ├── SNMP │ │ │ │ └── 161端口，简单网络管理协议，基于UDP │ │ │ └── DNS │ │ │ └── 53端口，域名解析协议，记录域名与IP的映射关系，基于UDP │ │ ├── 传输层 │ │ │ └── 传输层 │ │ │ ├── TCP │ │ │ │ └── 可靠的传输协议，根据端口号将报文交付给上一层的进程，可以对应用层进程进行寻址 │ │ │ └── UDP │ │ │ └── 不可靠的传输协议 │ │ ├── 网际层 │ │ │ └── 网络层 │ │ │ ├── IP │ │ │ ├── ICMP │ │ │ │ └── ping，因特网控制协议 │ │ │ ├── IGMP │ │ │ │ └── 组播协议 │ │ │ ├── ARP │ │ │ │ └── 地址解析协议，IP → MAC │ │ │ └── RARP │ │ │ └── 反向地址解析协议，MAC → IP │ │ └── 网络接口层 │ │ ├── 物理层 │ │ └── 数据链路层 │ │ ├── CSMA/CD │ │ └── TokenRing │ ├── 动态主机配置协议 (DHCP) │ │ ├── 模型：客户机/服务器（一个园区网可有多个DHCP服务器） │ │ ├── 服务范围 │ │ │ ├── 服务于一个网段 │ │ │ └── 通过DHCP中继服务多个子网 │ │ ├── 客户端行为 │ │ │ ├── 默认自动发现DHCP服务器，不需要手动指定服务器地址 │ │ │ └── 获取IP地址之前没有合法IP，使用0.0.0.0作为源地址发送广播请求 │ │ ├── 分配方式 │ │ │ ├── 固定分配：管理员分配 │ │ │ ├── 动态分配：有有效期限的IP地址 │ │ │ └── 自动分配：无限长IP地址 │ │ ├── 关键机制 │ │ │ ├── 无效地址：169.254.X.X 和 0.0.0.0 │ │ │ ├── 租约：默认8天，过半续租，当租约超过87.5%时，如果仍然没有和当初提供IP的DHCP服务器连接上，就要开始连接其他的DHCP服务器 │ │ │ └── 冲突处理：客户端发DhcpDecline拒绝已用地址 │ │ ├── 相关交互 │ │ │ ├── DHCP发现（DISCOVER） │ │ │ ├── DHCP提供（OFFER） │ │ │ ├── DHCP请求（REQUEST） │ │ │ ├── DHCP确认（ACK） │ │ │ ├── DHCP拒绝（NACK） │ │ │ ├── 客户端释放（RELEASE） │ │ │ └── 客户端拒绝分配（Decline） │ │ └── 注意：DHCP服务需主动开启，非默认开启 │ └── 域名系统 (DNS) │ ├── 查询方式 │ │ ├── 递归查询：服务器必须返回最终映射 │ │ └── 迭代查询：服务器每次回复结果（映射或下一级服务器地址） │ ├── 典型解析流程 │ │ └── 浏览器 → HOSTS → 本地缓存 → 本地域名服务器(递归) → 根域名服务器 (迭代) → 顶级域名服务器 → 权限域名服务器 │ ├── 相关考点 │ │ ├── HTTP请求前：可能执行DNS查询或ARP广播，但不会请求Web应用内容 │ │ ├── Linux DNS 配置文件：/etc/resolv.conf │ │ │ ├── nameserver：定义DNS服务器的IP地址 │ │ │ ├── domain：定义本地域名 │ │ │ ├── search：定义域名的搜索列表 │ │ │ └── sortlist：对返回的域名进行排序 │ │ └── 反向解析问题：IP查不到域名，需创建PTR记录 │ └── 潜在问题：根域名服务器若采用递归查询，严重影响性能 │ ├── 4️⃣ 网络规划与设计 (★) │ ├── 网络规划设计过程 │ │ ├── 1. 需求分析 │ │ │ └── 产物：需求规范 │ │ ├── 2. 通信规范分析 │ │ │ └── 产物：通信规范 │ │ ├── 3. 逻辑网络设计 │ │ │ ├── 内容 │ │ │ │ ├── 网络结构设计 │ │ │ │ ├── 物理层技术选择 │ │ │ │ ├── 局域网技术选择与应用 │ │ │ │ ├── 广域网技术选择与应用 │ │ │ │ ├── 地址设计与命名模型 │ │ │ │ ├── 路由协议选择 │ │ │ │ ├── 网络管理 │ │ │ │ ├── 网络安全 │ │ │ │ └── 逻辑网络设计文档 │ │ │ └── 产物：逻辑设计文档 │ │ ├── 4. 物理网络设计 │ │ │ ├── 内容 │ │ │ │ ├── 设备选型 │ │ │ │ ├── 结构化布线 │ │ │ │ ├── 机房设计 │ │ │ │ └── 物理网络设计相关的文档规范（如：软硬件清单，费用清单） │ │ │ └── 产物：物理结构设计文档 │ │ └── 5. 实施阶段 │ │ └── 产物：实施物理网络设计，安装和维护 │ ├── IPv4/IPv6融合技术 │ │ ├── 双协议栈：同时支持IPv4和IPv6协议栈 │ │ ├── 隧道技术：在IPv4网络上构建IPv6（ISATAP、6to4等） │ │ └── 网络地址翻译技术：实现IPv4与 IPv6地址转换 │ ├── 层次化网络设计 │ │ ├── 设计原则：设计的时候先设计接入层，因为接入层代表需求 │ │ ├── 核心层：高速数据交换、出口路由，常用冗余机制 │ │ ├── 汇聚层：网络访问策略控制、数据包处理、广播域定义、寻址 │ │ └── 接入层：用户接入、计费管理、MAC地址过滤、收集用户信息（IP地址、MAC地址、访问日志） │ └── 网络冗余设计 │ ├── 目标：提高可用性和负载分担 │ ├── 备用路径 │ │ ├── 作用：主路径失效时投入使用 │ │ └── 设计时考虑因素：带宽、切换时间、非对称、自动切换、测试 │ └── 负载分担 │ ├── 作用：并行链路提供流量分担，提高性能（冗余的一种形式） │ ├── 负载均衡：主备路径相同时 │ ├── 策略路由分流：主备路径不同时 │ └── 核心理解：备用路径并非总是与主路径同时投入使用 │ ├── 5️⃣ 其他知识 (★) │ └── ACL过滤 │ └── 访问控制列表是路由器和交换机接口的指令列表，用于控制端口进出的数据包。ACL适用于所有的路由协议，如IP、IPX、AppleTalk等 │ └── 6️⃣ 网络存储技术 - RAID (★) ├── 定义：独立磁盘冗余阵列，简单说就是：把多个硬盘组合起来，变成一个“超级硬盘”使用，目的是要么更快、要么更安全、要么两者兼得 ├── 常见级别 │ ├── RAID 0 │ │ ├── 条带化，无冗余 │ │ ├── 磁盘利用率：100% │ │ └── 特点：并行处理，读写性能最高，但无容错能力 │ ├── RAID 1 │ │ ├── 镜像，两块磁盘互为备份 │ │ ├── 磁盘利用率：50% │ │ └── 特点：高可靠性，写性能一般，读性能较高 │ ├── RAID 3 │ │ ├── 专用校验盘 │ │ ├── N+1 模式，N块存数据，1块专门存“校验信息”（用来恢复数据） │ │ ├── 磁盘利用率：(n-1)/n │ │ ├── 示例：假设有4块盘 A、B、C（数据盘）、D（校验盘）。D存储的校验值 = A XOR B XOR C。若A盘损坏，可通过 B XOR C XOR D 恢复A的值。例如：A=1, B=2, C=3, 则 D=1 XOR 2 XOR 3 = 0。A损坏后，恢复 A = 2 XOR 3 XOR 0 = 1。 │ │ └── 特点：坏一个盘可以恢复数据 │ ├── RAID 5 │ │ ├── 分布式校验，没有专用校验盘 │ │ ├── 不是把数据完整复制一遍，而是“算出一种数学关系”，让任何一块盘坏了，都能靠其他盘 + 这个“关系”重新算出来，所以它坏一个盘可修复 │ │ ├── 磁盘利用率：(n-1)/n │ │ └── 示例：3块80T硬盘，容量为160T │ ├── RAID 6 │ │ ├── 双重校验，两块盘存校验信息 │ │ ├── 磁盘利用率：(n-2)/n │ │ └── 特点：允许两块磁盘同时故障，容错性更强 │ └── RAID 10 (RAID 1+0，也称RAID 0+1) │ ├── 至少4块硬盘，先把硬盘两两配对，做成“镜像组”（RAID 1），然后再把这些“镜像组”拼起来，做成“条带组”（RAID 0） │ ├── 磁盘利用率：50% │ └── 特点：兼具高可靠性和高性能 └── 核心价值：通过冗余提高数据安全性，通过条带化提高I/O性能