工控网的网络架构

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浪人小风光 2024-10-29 21:46:56

文章标签 工控网的网络架构计算机网络 IP DHCP 服务器 文章分类 架构后端开发

《网络层》

（1）网络层的功能：异构网络互联；路由与转发；拥塞控制；

【注】各层的中继系统：

物理层：中继器，集线器

数据链路层：网桥或交换机

网络层：路由器

网络层以上：网关

【注】流量控制与拥塞控制区别：

流量控制往往是指在发送端和接收端之间的点对点通信量的控制。

流量控制所要做的是抑制发送端发送数据的速率，以便接收端来得及接收。

拥塞控制必须确保通信子网能够传送待传送的数据，是一个全局性的问题，涉及网络中所有主机，路由器以及导致

网络传输能力下降的所有因素。

拥塞控制方法：1）开环控制（静态）：设计考虑周到，用的时候不产生拥塞 2）闭环控制：边运行边检测

（2）路由算法：

1）静态：由网络管理人员手工配置信息

2）动态：通过路由器间彼此交换的信息来构造路由器，分为距离-向量和链路状态算法

（3）层次路由：将互联网分成许多较小的自治系统，系统有权决定内部使用的路由协议

协议：1）内部网关协议：RIP，OSPF ；2）外部网关协议：BGP4

（4）IPv4相关知识点

首部：固定部分共20B，其中首部长度，总长度和片偏移的基本单位是4B，1B，8B

NAT：实现专用网络地址和共用网路地址之间的相互转换

子网划分：采用子网掩码对物理子网再一次地进行划分

CIDR（无分类域间路由选择）：在变长子网掩码的基础上提出的一种消除传统A，B和C类网络划分

路由聚合：将网络前缀都相同的连续IP地址组成“CIDR”块，使得一个地址块可以表示很多地址，减少路由表表项和路由器建的信息交换，方法是把一串IP地址都写成二进制表示，去最长的公共前缀作为网络号

IPv4相关协议：

1）ARP协议（地址解析协议）：对于特定IP地址，查询对应的物理地址（网络层协议）

2）DHCP协议（动态主机配置协议）：给网络中的主机动态地分配IP地址（应用层协议，基于UDP）

3）ICMP协议（网际控制报文协议）：用来给主机或路由器报告差错和异常情况（网络层协议）

【注】DHCP的工作原理：它使用客户/服务器方式。需要IP地址的主机在启动时就向DHCP服务器发送发现报文，至此该主机称为DHCP客户。本地网络上所有主机都能收到次广播报文，但只有DHCP服务器才能回答该报文。DHCP服务器现在其数据库中找该机的配置信息，若找到则返回其信息，若没有，则从服务器IP地址池中娶一个地址分配给该计算机。DHCP服务器的回答报文叫做提供报文。

IP地址的分类

A类地址：以0开头，第一个字节范围：1~127（1.0.0.0 - 127.255.255.255）；
B类地址：以10开头，第一个字节范围：128~191（128.0.0.0 - 191.255.255.255）；
C类地址：以110开头，第一个字节范围：192~223（192.0.0.0 - 223.255.255.255）；
D类地址：以1110开头，第一个字节范围：224~239（224.0.0.0 - 239.255.255.255）；（作为多播使用）
E类地址：保留

其中A、B、C是基本类，D、E类作为多播和保留使用。
以下是留用的内部私有地址：
A类 10.0.0.0--10.255.255.255
B类 172.16.0.0--172.31.255.255
C类 192.168.0.0--192.168.255.255

IP地址与子网掩码相与得到网络号：
ip : 192.168.2.110
&
Submask : 255.255.255.0
----------------------------
网络号：192.168.2 .0

【注】:主机号，全为0的是网络号（例如：192.168.2.0），主机号全为1的为广播地址（192.168.2.255）

【面试】ARP是地址解析协议，简单语言解释一下工作原理。

答: 1：首先，每个主机都会在自己的ARP缓冲区中建立一个ARP列表，以表示IP地址和MAC地址之间的对应关系。

2：当源主机要发送数据时，首先检查ARP列表中是否有对应IP地址的目的主机的MAC地址，如果有，则直接发送数据，如果没有，就向本网段的所有主机发送ARP数据包，该数据包包括的内容有：源主机 IP地址，源主机MAC地址，目的主机的IP 地址。

3：当本网络的所有主机收到该ARP数据包时，首先检查数据包中的IP地址是否是自己的IP地址，如果不是，则忽略该数据包，如果是，则首先从数据包中取出源主机的IP和MAC地址写入到ARP列表中，如果已经存在，则覆盖，然后将自己的MAC地址写入ARP响应包中，告诉源主机自己是它想要找的MAC地址。

4：源主机收到ARP响应包后。将目的主机的IP和MAC地址写入ARP列表，并利用此信息发送数据。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，表示ARP查询失败。

广播发送ARP请求，单播发送ARP响应。

【面试】各种协议的介绍

答:ICMP协议：因特网控制报文协议。它是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。
TFTP协议：是TCP/IP协议族中的一个用来在客户机与服务器之间进行简单文件传输的协议，提供不复杂、开销不大的文件传输服务。
HTTP协议：超文本传输协议，是一个属于应用层的面向对象的协议，由于其简捷、快速的方式，适用于分布式超媒体信息系统。
NAT协议：网络地址转换属接入广域网(WAN)技术，是一种将私有（保留）地址转化为合法IP地址的转换技术，
DHCP协议：动态主机配置协议，是一种让系统得以连接到网络上，并获取所需要的配置参数手段，使用UDP协议工作。具体用途：给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址，给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。

【面试】RRARP协议介绍

答:RARP是逆地址解析协议，作用是完成硬件地址到IP地址的映射，主要用于无盘工作站，因为给无盘工作站配置的IP地址不能保存。工作流程：在网络中配置一台RARP服务器，里面保存着IP地址和MAC地址的映射关系，当无盘工作站启动后，就封装一个RARP数据包，里面有其MAC地址，然后广播到网络上去，当服务器收到请求包后，就查找对应的MAC地址的IP地址装入响应报文中发回给请求者。因为需要广播请求报文，因此RARP只能用于具有广播能力的网络。

（5）IPv6：首部40B，地址长度16B，解决IPv4地址耗尽问题。

（6）路由协议：

1）IGP（内部网关协议）：

1.RIP协议（路由信息协议）：基于距离向量路由选择协议，使用UDP，与相邻路由器交换整个路由表

2.OSPF协议（开发最短路径优先）：基于链路状态路由算法，使用IP，与全部路由器交换相邻结点链路状态

2）EGP（外部网关协议）：BGP协议（边界网关协议）：基于路径向量路由选择协议，使用TCP，寻找的并非最佳路由

【注】RIP、 OSPF、BGP区别：

类型：内部；内部；外部

路由算法：距离-向量；链路状态；路径-向量

传递协议：UDP； IP； TCP

路径选择：跳数最少；代价最低；较好，非最佳

交换结点：与本结点相邻的路由器；网络中的所有路由器；和本结点相邻的路由器