网络基础知识-DNS与DHCP+网络规划与设计故障诊断+嵌入式系统设计师备考笔记

0、前言

本专栏为个人备考软考嵌入式系统设计师的复习笔记，未经本人许可，请勿转载，如发现本笔记内容的错误还望各位不吝赐教（笔记内容可能有误怕产生错误引导）。

本章的主要内容见下图：

本章知识和计算机网络中知识存在大量重合，可惜当时没有学明白计算机网络。考试重点在前三个部分。

1、DNS与DHCP

1.1域名解析协议

主机的标识：通过域名进行标识，例如www.baidu.com，同时也可以通过IP地址和MAC地址（48位的地址保存在网卡的ROM只可读的寄存器中）来在一个网络中找到特定的主机。tongxinwang.blog.csdn.net

域名是有含义化的，与数值化的地址是一一对应的关系，方便人们记忆与查询，域名类的主机标识有特定的结构，见下图。

域名	描述	域名	描述
com	商业机构	mil	军事机构
net	网络服务机构	au	澳大利亚
org	非盈利机构	cn	中国
gov	政府机构	tw	台湾地区
edu	教育机构	hk	香港地区

域名查询的过程：

主机向本地域名服务器的查询采用递归查询。
本地域名服务器向根城名服务器的查询通常采用迭代查询。

递归查询：

定义：递归查询是一种方式，其中请求者向服务器提出请求，并要求服务器提供完整的解决方案。如果服务器本身无法解决问题，则会继续向其他服务器请求，直到找到答案为止。
在DNS中的应用：当客户端发送一个递归查询请求给DNS服务器时，DNS服务器会负责获取整个解析过程中所需的所有信息，包括最终的域名解析结果，然后将结果返回给客户端。

迭代查询：

定义：迭代查询是一种方式，其中请求者向服务器提出请求，服务器只能提供部分解决方案或者指向下一个可能有答案的服务器。请求者需要不断向不同的服务器请求，直到找到答案。
在DNS中的应用：当客户端发送一个迭代查询请求给DNS服务器时，DNS服务器只会返回自己所知的部分解决方案，或者告诉客户端下一个需要查询的服务器地址。客户端收到部分解决方案后，需要自行向其他服务器请求直到获得最终的域名解析结果。

1.2DHCP协议

动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）是一种网络协议，用于自动分配IP地址和其他网络配置给网络中的设备。下面是DHCP协议的详细介绍：

作用：DHCP协议的主要作用是动态地为网络设备分配IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器等网络配置信息，使设备能够快速方便地加入网络并实现网络通信。

工作原理：

当设备加入网络时，它会发送一个DHCP请求广播消息到局域网中的DHCP服务器。
DHCP服务器收到请求后，会从IP地址池中选择一个可用的IP地址，并分配给设备。同时，服务器也会提供其他网络配置信息。
设备接收到分配的IP地址等信息后，会配置自己的网络接口，完成网络设置。

DHCP消息类型：

DHCP Discover：设备发出的广播消息，用于寻找可用的DHCP服务器。
DHCP Offer：DHCP服务器响应Discover消息，提供可用的IP地址和配置信息。
DHCP Request：设备确认接收到的IP地址和配置信息，向服务器发送请求消息。
DHCP Acknowledgment：DHCP服务器确认设备的请求，发送分配的IP地址和配置信息给设备。

IP地址分配方式：

动态分配：DHCP服务器从预分配的IP地址池中动态选择未被使用的IP地址分配给设备。租期默认8天，需要3申请续租。
静态分配：也称固定分配，管理员手动为设备指定固定的IP地址，但通过DHCP服务器进行管理和分配。
自动分配：DHCP给分配一个永久可用，不用续约的地址。

优势：

简化网络管理：自动分配IP地址和配置信息，避免了手动配置的繁琐。
节省IP地址资源：动态分配IP地址能够灵活、高效地利用IP地址资源。
减少IP地址冲突：避免了多个设备使用相同IP地址的冲突问题。

2、网络规划与设计

接入层:用户接入、计费管理、MAC地址认证、收集用户信息
汇聚层:网络访问策略控制、数据包处理、过滤、寻址。需要更高的性能，更少的接口和更高的交换速率，在小型的网络中汇聚层可以去掉。
核心层：高速数据交换，常用冗余机制，使用双星(树)结构。

3、网络故障诊断

知道以下常见的网络故障诊断命令就差不多了

route print命令是在Windows操作系统中用于显示本地路由表的命令。它可以显示操作系统当前配置的路由信息，包括目的网络的IP地址、子网掩码、网关地址、接口索引以及路由类型等详细信息。以下是route print命令的功能和用途：

显示本地路由表：

route print命令可以显示当前计算机上存储的所有路由项，包括默认路由、静态路由和动态路由，以及本地子网的路由信息。

查看目的网络的路由信息：

通过route print命令，用户可以查看特定目的网络的路由信息，包括目标网络地址、子网掩码、网关地址和路由类型等，以了解数据包发送的路径。

确定数据包传输路径：

根据route print输出结果，用户可以确定数据包在发送时将经过哪些网络接口和路由器，帮助理解数据包的传输路径和网络拓扑结构。

配置和管理路由表：

用户可以使用route命令来添加、删除、修改路由表的信息，以实现自定义路由策略，优化网络数据传输和解决网络连接问题。

诊断网络问题：

通过检查route print输出结果，用户可以诊断网络连接问题，如无法访问特定网络或主机，了解路由表中是否缺少必要的路由信息。

网络排错：

通过分析路由表信息和网络拓扑，用户可以识别网络中可能存在的故障点、瓶颈或不稳定因素，有助于排除网络故障并优化网络性能。

route print命令是管理和诊断Windows计算机网络连接的重要工具，可以帮助用户查看当前路由配置、确认数据包的传输路径，排查网络问题并优化网络设置。

tracert命令是用于在Windows操作系统中执行路由跟踪的实用程序，也称为traceroute命令。它的主要功能是追踪数据包从源地址到目标地址的传输路径，并显示数据包在网络中经过的所有路由器（hop）的详细信息，以及到达每个路由器所需的时间。以下是tracert命令的功能和用途：

路由跟踪：
tracert命令通过向目标地址发送一系列的数据包，并记录每个数据包经过的路由器，以显示整个数据包的传输路径。
诊断网络问题：
通过分析tracert输出结果，用户可以确定数据包在传输过程中可能遇到的延迟、丢包或网络故障的位置，帮助诊断网络连接问题。
显示路由器信息：
tracert显示每个路由器的IP地址和响应时间，用户可以了解数据包在网络中的具体路径和网络延迟情况。
网络优化：
通过分析tracert结果，用户可以确定网络中存在的潜在问题或瓶颈，帮助优化网络结构和改进网络性能。
验证网络配置：
tracert可以帮助用户验证网络配置和路由器设置是否正确，确认数据包是否按预期路径传输，以确保网络的可靠性和稳定性。
监控网络性能：
通过定期运行tracert命令，用户可以监测网络的性能变化、了解网络拓扑结构，并及时发现可能影响网络连接的问题。

总之，tracert命令是一个用于跟踪数据包传输路径、诊断网络问题和优化网络性能的有用工具，可以帮助用户了解网络结构、识别故障点，并采取必要措施解决网络连接问题。

netstat是一个用于显示当前网络连接、路由表和网络接口信息的命令行工具，可用于在Windows和Unix/Linux操作系统中进行网络诊断和监控。netstat命令提供了查看网络连接状态、端口占用情况、路由信息等网络相关信息的功能。以下是netstat命令的一些主要功能：

显示网络连接状态：

netstat -a：显示所有的网络连接和监听端口。
netstat -n：以IP地址和端口号的数字形式显示网络连接。
netstat -o：显示每个连接关联的进程ID（PID）。
netstat -an：以数字形式显示所有的网络连接和监听端口。

显示路由表：

netstat -r：显示操作系统的路由表，包括目标网络、网关、接口和路由类型等信息。
netstat -rn：以数字形式显示路由表。

显示网络接口信息：

netstat -i：显示网络接口的统计信息，如接收和发送的数据包数量、错误数量等。
netstat -e：显示网络接口的详细信息，包括传输的数据量、错误、丢包等。

过滤和查找：

netstat -p [协议]：显示指定协议（如TCP、UDP）的网络连接。
netstat -s：显示各个协议的统计信息，包括接收的数据包总数、发送的数据包总数等。
netstat | findstr [关键词]：通过关键词查找指定内容。

动态监测：

netstat -c：连续显示网络状态，每隔一段时间刷新一次。