【计算机系统导论】网络（互联网）知识汇总

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我是靠谱客的博主壮观毛豆，最近开发中收集的这篇文章主要介绍【计算机系统导论】网络（互联网）知识汇总，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

【ipv4】

IPv4：全称为Internet Protocol version 4，是互联网的核心，也是使用最广泛的网际协议版本，

IPv4 地址由 32 位二进制数值组成，但为了便于用户识别和记忆，采用了“点分十进制表示法” 。

为了方便 IP 地址的管理及组网， IP 地址分成五类：

（1）A类地址
第一个字节的最高位固定为0，另外7比特可变的网络号可以标识128个网络（0～127），0一般不用，127用作环回地址。所以共有126个可用的A类网络。A类地址的24比特主机号可以标识1677216台主机（2^24 =1677216）。另外，主机号为全0时用于表示网络地址，主机号为全1时用于表示广播地址。这两个主机号不能用来标识主机。所以，每个A类网络最多可以容纳1 677 214台主机。A类地址的第一个字节的取值范围为0～127。

（2）B类地址
第一个字节的最高2比特固定为10，另外14比特可变的网络号可以标识214=16384个网络。16比特主机号可以标识65 536台主机，（216=65536）。由于主机号不能为全0和全1，所以，每个B类网络最多可以容纳65534台主机。B类地址的第一个字节的取值范围为128～191。

（3）C类地址
第一个字节的最高3比特固定为110，另外21比特可变的网络号可以标识221=2097152个网络。8比特主机号可以标识256台主机(28=256)，由于主机号不能为全0和全1。所以，每个C类网络最多可以容纳254台主机。C类地址的第一个字节的取值范围为192～223。

（4）D类地址
D类地址用于组播（multicasting），因此，D类地址又称为组播地址。D类地址的范围为224.0.0.0～239.255.255.255，每个地址对应一个组，发往某一组播地址的数据将被该组中的所有成员接收。D类地址不能分配给主机。D类地址的第一个字节的取值范围为224～239。

有些D类地址已经分配用于特殊用途：224.0.0.0 是保留地址、224.0.0.1 是指本子网中的所有系统、224.0.0.2 是指本子网中的所有路由器、224.0.0.9 是指运行RIPv2路由协议的路由器、224.0.0.11是指移动IP中的移动代理。

另外，还有一些D类地址留给了网络会议：224.0.1.11 用于IETF-1-AUDIO、224.0.1.12 用于IETF-1-VIDEO

（5）E类地址
E类地址为保留地址，可以用于实验目的。E类地址的范围：240.0.0.0 ～ 255.255.255.254，E类地址的第一个字节的取值范围为240～255。

在现在的网络中，IP地址分为公网IP地址和私有IP地址。公网IP是在Internet使用的IP地址，而私有IP地址则是在局域网中使用的IP地址。为了解决 IP 地址短缺的问题，提出了私有地址的概念。私有地址是指内部网络或主机地址，这些地址只能用于某个内部网络，不能用于公共网络。下图为私有网络预留的 3 个 IP 地址段。

【ipv6】

2019年11月26日，全球所有43亿个IPv4地址已分配完毕，网络地址资源不足，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍.

IPv6的地址长度为128位，是IPv4地址长度的4倍。于是IPv4点分十进制格式不再适用，采用十六进制表示。IPv6有三种表示方法：

1. 冒分十六进制表示法

格式为X:X:X:X:X:X:X:X，其中每个X表示地址中的16b，以十六进制表示，

2. 0位压缩表示法

在某些情况下，一个IPv6地址中间可能包含很长的一段0，可以把连续的一段0压缩为“::”。但为保证地址解析的唯一性，地址中”::”只能出现一次

3. 内嵌IPv4地址表示法

为了实现IPv4-IPv6互通，IPv4地址会嵌入IPv6地址中，此时地址常表示为：X:X:X:X:X:X:d.d.d.d，前96b采用冒分十六进制表示，而最后32b地址则使用IPv4的点分十进制

ipv6的优点：

IPv6拥有超级大的地址空间，达到了128bit，而IPv4协议只有区区32bit ，IPv6的地址空间增大了2的96次方倍，举一个例子：如果我们愿意，那么世界上每一粒沙子都可以拥有属于自己的IP地址。
IPv6拥有更加灵活的协议首部，IPv定义了更多可选的扩展首部，增加了很多额外的功能。而且由于路由器不需要处理扩展首部。所以同时还提升了路由器的处理效率。
IPv6允许协议的二次扩充，这让IPv6更加与时俱进，这是IPv4的固定协议所无法做到的。
更方便的多层级管理，更合理的协议选项，即插即用智能配置，资源预分配等，IPv6并不只是扩大了地址空间，而是全方位地提升了IP协议的可用性和可扩展性。

【ipconfig】

ipconfig——当使用IPConfig时不带任何参数选项，那么它为每个已经配置了的接口显示IP地址、子网掩码和缺省网关值。

ipconfig /all——当使用all选项时，IPConfig能为DNS和WINS服务器显示它已配置且所要使用的附加信息（如IP地址等），并且显示内置于本地网卡中的MAC

【1 ping】

ping用于确定本地主机是否能与另一台主机成功交换(发送与接收)数据包，再根据返回的信息，就可以推断TCP/IP参数是否设置正确，以及运行是否正常、网络是否通畅等。

得到什么信息：ping的ip地址；bytes：ping命令发送包的大小；times：响应时间；ttl：存活周期

[tracert]

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【域名及域名解析】

1. 域名

由于IP地址具有不方便记忆并且不能显示地址组织的名称和性质等缺点，人们设计出了域名，并通过网域名称系统（DNS，Domain Name System）来将域名和IP地址相互映射，使人更方便地访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP地址数串

域名（Domain Name）可以分成三级：一级域名，二级域名，三级域名。是由一串字符+域名后缀组成，我们通常说的网址就包括域名。
一级域名：又叫顶级域名，一串字符串中间一级点隔开，例如baidu.com，如www.baidu.com不是一级域名而是二级。
二级域名：实际上就是一个一级域名以下的主机名，一串字符串中间两个“.”隔开，例如pan.baidu.com（“pan”是主机名）。
三级域名：二级域名的子域名，特征是包含三个“.”，一般来说三级域名都是免费的。即域名特点：独一无二，不可复制，先注册先得

2. 域名解析

Internet上的计算机是通过IP地址来定位的，给出一个IP地址，就可以找到Internet上的某台主机。

而因为IP地址难于记忆，又发明了域名来代替IP地址，但通过域名并不能直接找到要访问的主机，中间要加一个从域名查找IP地址的过程，这个过程就是域名解析。

换句话说，域名解析就是把域名指向网站空间IP，让人们通过注册的域名可以方便的访问到网站的一种服务。域名解析实际上就是域名到IP地址转换的过程。地址解析的过程有DNS服务器完成。

3.域名的投资

【DNS】

1. DNS协议

DNS协议则是用来将域名转换为IP地址（也可以将IP地址转换为相应的域名地址）

我们为什么需要这样一个协议呢？

因为IP地址是固定长度的，IPv4是32位，IPv6是128位，而域名是变长的，不便于计算机处理。
IP地址对于用户来说不方便记忆，但域名便于用户使用，例如www.baidu.com这是百度的域名。

2. DNS架构

根据前面的域名介绍我们可以得到，这里我们以百度网页为例：www.baidu.com

com: 一级域名. 表示这是一个企业域名。同级的还有 “net”(网络提供商), “org”(⾮非盈利组织) 等。
baidu: 二级域名，指公司名。
www: 只是一种习惯用法。

3. DNS域名解析步骤

浏览器会检查缓存中有没有域名对应的ip地址，如果有，解析结束。同时域名被缓存的时间也可通过TTL属性（该字段指定IP包被路由器丢弃之前允许通过的最大网段数量。TTL是IPv4报头的一个8 bit字段。）来设置。
如果浏览器缓存没有，那么就检查操作系统的hosts文件，linux在/etc/hosts文件中配置。
如果本地也没有配置，那么本地（或者叫做“用户”）就会根据向本机配置的Local DNS Server（即：本地区DNS域名服务器）发起请求。
如果LDNS不能解析，那么就直接向Root DNS Server（根域名服务器）请求解析。
根域名服务器会给本地域名服务器LDNS一个所查询的gTLD（主域名服务器）地址，gTLD是国际顶级域名服务器，比如.com,.cn,.org等。
本地域名服务器LDNS再向上一步返回的gLTD Server发送请求。
gLTD服务器查询并返回域名对应的Name Server（域名服务器）的地址，通常是你注册的域名服务器。
Name Server（域名服务器）会查询存储的域名和ip的映射关系表，将ip连同一个TTL值（返回给DNS Server域名服务器。
LDNS拿到ip和TTL会缓存起来，缓存时间由TTL值控制。
把解析的结果返回给用户，用户根据TTL值缓存在本地系统缓存中，域名解析过程结束。