运维的应用基础和网络基础思维导图

南辞吖

2022-12-03

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运维知识

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思维导图大纲

应用基础

计算机简介

1946年2月14日，世界上第一台电子计算机 ENIAC在美国宾夕法尼亚大学研制成功 5000/s 加减运算

计算机的发展

计算机已经经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路及大规模和超大规模集成电路 4 个发展时代

计算机的分类

按功能与用途计算机可分为：（通用计算机与专用计算机）按处理对象，（计算机可分为数字电子计算机、模拟电子计算机和混合电子计算机）按性能和规模，如运算速度、存储容量、输入输出能力、外部设备、软件配置等，又可将计算机分为（巨型机、大型机、小型机、微型机和工作站）。

信息编码

计算机只能存储二进制数据，这就需要二进制的“0、1”对各种字符进行编码。常用的编码有ASCLL码和汉字编码：ASCLL码及美国信息交换标准代码，被国际批准为国际标准称为iso 646标准，适用于所有的拉丁字母，ASCLL码使用七位二进制数表示一个字符

汉字编码

汉字输入码：数字编码、字音编码、自行编码和行银编码

汉字交换码：在汉字信息处理系统之间或信息处理与通信系统之间进行汉字信息交换时所用的编码

汉字字形码是汉字在信息处理系统内部最基本的表达形式，是在设备和信息系统内部存储、处理、传输汉字用的代码

计算机病毒

计算机定义

传播方式：U盘传播、硬盘传播、光盘传播、网络传播

特点：寄生性、传染性和传播性、隐蔽性潜伏性、破坏性、触发性

含义：是指编制或在计算机程序中插入的破坏计算机功能或毁坏数据，影响计算机使用，并能自我复制的一组计算机指令或程序代码。

计算机病毒防范

对待计算机病毒应采取“预防为主，防治结合”的方针，可以从管理和技术两方面入手。当计算机系统受到病毒感染时，应立即用专门的防治病毒软件对计算机病毒进行检测和清除。总之，对待病毒要以“防为主，杀为辅”为原则。

职业道德

使用正规软件，尊重作者的知识产权。不制造病毒，不篡改他人计算机信息资源不蓄意破坏和损伤他人计算机系统及设备资源不窥探他人计算机，不蓄意破解别人的口令不利用电子邮件进行广播型的宣传维护计算机的正常运行，保护计算机系统数据的安全

多媒体

概念

多媒体是计算机领域有两种含义：一种是存储信息的载体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等;而是指信息的表现形式，如文本、图形、图像、声音等。多媒体技术不是各种信息媒体的简单复合，而是一种把文本（Text）、图形（Graphics）、图像（Image）、动画（Animation）、视频（Video）和声音（Audio）等不同形式的信息结合在一起并通过计算机进行综合处理和控制，使多媒体信息之间建立逻辑连接，能支持完成一系列的交互式操作的信息技术。

特点

多样性、集成性、交互性、实时性、数字化

媒体元素

1.文本是由格式、字体、对齐方式、大小、颜色及属性的组合表现出来

2.图形图像：是指由外部轮廓线条构成的矢量图分辨率：图像分辨率越高，单位英寸所包含的像素点就越多，图像就越清晰图像灰度{单个图像灰度为1为二进制码，表示亮或暗。每个像素用4位二进制码表示支持16色，8位支持256色，24位支持1677万种颜色} 图像文件的大小{水平像素*垂直像素*灰度位数}/8 图像文件类型一般有：BMP、JPG、GIF、TIF、PNG 音频常见的视频类型文件：AVI、MOV、WMV、FLV、MP4、3GP

动画

是指人工创作出来的由连续图形组成的动态影像，可分为二维动画和三维动画

超文本

超文本是指通过超级链接来实现的线性文本，类似于人类思维的联想

应用领域

家庭娱乐方面（交互式电视、影院、立体网络游戏）教育培训方面电子出版物方面网络及通信方面虚拟现实技术

计算机硬件系统

1.计算机硬件系统：

一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。硬件系统是组成计算机的各种物理设备；软件系统是运行、管理和维护计算机的各类程序和文档的总称。硬件系统与软件系统相辅相成、缺一不可。

2.五大逻辑功能部件：

运算器：主要功能是对二进制信息进行算术运算和逻辑运算控制器：主要功能是向有关部件发出控制信号，使其进行执行命令存储器：用来保存信息输入设备：键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、触摸屏、手写板、游戏杆、语言输入等都属于输入设备输出设备：文字、数字、表格、图形图像、声音和视频等常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和音响等‘

3.常见的微型设备及硬件设备

1）中央处理器（CPU）CPU是计算机的核心部件，有运算和控制器组成，负责统一指挥、协调计算机所有的工作。 2）主板：主板为中央处理器、内存条、显卡、硬盘、光驱、网卡、声卡、、鼠标、键盘等。常见的主板品牌有华硕、技嘉、微星、精英、七彩虹。 3)内部存储器（内存条）常见的内存条种类有DDR、DDR2、DDR3、DDR4。品牌有金士顿、三星、威刚、现代等。 4)硬盘：常见的硬盘容量为500GB-2TB，转速多为7200转/分钟，接口类型有SATA、IDE和SCSI种 5)U盘：U盘是利用闪存在断电后还能保持存储的数据不丢失特点制成的。优点重量轻、体积小。 6）光盘：光盘是一种大容量辅助存储器，呈圆盘状，需要光盘驱动器来读写。 7）移动硬盘：移动硬盘主要以硬盘为存储介质，体积小、重量轻、存储容量大。 8）各种功能的接口扩展卡：如显示卡、声卡、网卡、电视卡等 9）键盘和鼠标 10）显示器

4.系统软件

1）操作系统：是指控制和管理计算机中所有硬件资源和软件资源协调工作的系统软件。常见的操作系统有DOS、Windows、Linux、UNIX和Mac OS等 2）语言处理程序：实现人与计算机之间的信息交换的语言称为计算机语言，通常为机器语言、汇编语言和高级语言3类。常用的高级程序设计语言有C、C++、Visual Basic Java。 3）数据库管理系统：数据库管理系统是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库。常用的数据库管理系统有Access、SQL Server、Oracle等。 4）系统服务程序：这类程序有软件调试程序、错误测试和诊断程序、编辑程序以及链接程序等。

5.应用软件

是指为解决各种实际问题而编制的计算机程序，它可以拓宽计算机系统的应用领域。办公软件（World、Excel、PPt等）网页开发软件（Dreamweaver、Fireworks、Flash等）图像处理软件（Photoshop、Coreldraw等）计算机辅助设计软件（AutoCAD）多媒体开发软件（Author ware）游戏软件等。

网络基础

网络分层

方便管理计算机网络是一个复杂的系统，分层可以将庞大的复杂问题转化成若干个较小的局部问题有益于研究和处理。

osi分层（七层）/每层对应的名称

应用层：网络服务与终端用户的一个接口表示层：数据的表示、安全、压缩会话层：建立、管理、中止会话传输层：定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验网络层：进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的逻辑选择。数据链路层：建立逻辑链接、进行硬件地址寻址、差错校验等功能物理层：建立、维护、断开物理连接

传输层——数据段网络层——数据包数据链路层——数据帧物理层——比特流

tcp/ip分层

TCP/IP四层:网络接口层、网络层、传输层、应用层 TCP/IP五层：、应用层、传输层、网络层、数据连接层、物理层因为这么分可以避免浪费资源

数据链路层的作用

数据链接层提供的服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标以及网络层。

网络层作用

计算机网络中，网络层的功能是包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。它提供的服务使传输层不需要了解网络中的数据传输和交换技术。如果想用尽少量的词来记住网络层，那就是“路径选择、路由及逻辑寻址“。网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送。网络层中涉及众多的协议，其中包括最重要的协议，也是TCP/IP的核心是———IP协议。IP协议非常简单，仅仅提供不可靠、无连接的传送服务。IP协议的主要功能有：无连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。与IP协议配套使用实现器功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP。

协议、封装、解封装

每层协议

应用层： http：超文本传输协议 ftp：文件传输协议 tftp：简单文件传输协议 smtp：简单邮件传输协议 snmp：网络管理协议 dns：域名管理系统传输层： tcp：传输控制协议 udp：数据空协议网络层： ip:ip解析协议 arp：地址解析协议 rarp：反向地址解析协议 icmp：网络控制协议 igmp：网络组控制协议

数据解封

1.物理层：将电信号转换成二进制，传给数据链路层 2.数据链路层：查验mac地址如果跟我本机一致拆掉MAC头部，将数据传给网络层 3.网络层：查验ip头部，如果与我本机一致拆掉IP头部，将数据传给传输层 4.传输层：将分段数据排序，查验tcp头部，拆掉tcp头部，将数据本身传给应用层 5.应用层：计算机语言（二进制）转化成文本、图片、视频音频等，显示给用户

数据封装

1.应用层：将文本、图片、视频音频等信息转换成计算机语音（二进制），发往下层 2.传输层：将上层数据分段，并且为每段加上标签，添加TCP头部，然后发往下层 3.网络层：将上层数据打包，添加ip头部，然后发往下层 4.数据链路层：将上层数据添加mac头部，然后发往下层 5.物理层：将上层数据转化成电信号（比特流），开始传输

信号分类

信号

传播信息的载体，运载消息的一种手段

模拟信号

虚拟的一种信号，电信号的不同振动频率，可以在任何时间里，显示出任意数值的信号

数字信号

在任何时间里，能给定的数值只有一个特定，表示离散值序列的信号

双绞线分类、线序

屏蔽双绞线，非屏蔽双绞线

T568A：白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕 T568B：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕

数制

定义

数制：计数的方法，指用一组固定的符号和统一的规则表示数值的方法。数位：指数字符号在一个数中所处的位置。基数：指在某种数位计数制中，数位上所能使用的数字符号的个数。X进制--基数就是X 位权：指在某种进位计数制中，数位所代表的大小。即处在某一位上的“1” 所表示的数值大小

算法

十进制数的特点是逢十进一二进制数的特点是逢二进一十六进制数的特点是逢十六进一

逻辑运算

逻辑运算，又称布尔运算，是指布尔用数学方法研究逻辑问题，成功地建立了逻辑演算。逻辑运算是数字符号化的逻辑推演法，包括联合，相交，相减。最后得到的结果称为布尔值

以太网

以太网发展史

以太网在数据链链路层中工作，是计算机网络组网的技术，以太网经过X-Wire、Dix、Ieee、千兆以太网发展过程，目前我们使用的以太网为IEEE。以太网越来越快，局域网常用于以太网。

mac地址属性信息

MCA就是在媒体接入层上使用的地址，MAC地址通常以12-16个进制表示，每2个16进制以逗隔开，如:08:00:80:0A:8c:6d就是MAC地址

mac头部

由48个二进制构成，用16进制表示，分成了六段。前24比特是供应商的标识，后24比特是网卡编号

mac表的形成

MAC表是通过主机与主机，发送数据帧源到目的MAC地址当交换机接受时交换机接受时交换机学习动态数据帧源地址。

其他头部以及信息

TCP协议是一种面向连接的、可靠性、基于字节流。 UDP是一种传输层协议与TCP相比UDP提供一种不可靠的数据协议，也就是说UDP协议不能保证数据达到目标节点。

网络层

tcp、ip、arp协议的作用

TCP：能够稳定的将数据传递到目的地 IP：相互连接的网络之间传递IP数据，寻址与路由和分段与重组 ARP：已知IP地址转换为MAC地址

网络层作用

进一步管理网络中的数据通信，将数据设法从源端经过若干个中间节点传送到目的端，从而向运输层提供最基本的端到端的数据传送服务

ip组成

由网络地址和主机地址两部分组成。版本（4字节） ip协议的版本 ipv4/ipv6 首部长度（4） IP包头部的长度优先级服务类型（8）优先级：那个优先通行服务：网络层不同的服务总长度（16）上层数据+IP头部的数据标识符（16）数据分片，打上标识符标志（3）分片后排序，表明哪一个是最后一个段偏移量校验数据分片后的完整性 TTl 生命周期字段协议号协议字段首部校验和头部包的校验，验证它的完整性源地址（32）目标地址（32）

子网掩码及作用

子网掩码：用来指明一个IP地址的那些标识的是主机所在的子网，以及哪些为标识的是主机的掩码。作用：为了有序地区分和管理不同的子网

IP地址分类及内容

IP地址分为五类，A类保留给政府机构，B类分配给中等规模的公司，C类分配给任何需要的人，D类用于组播，E类用于实验，各类可容纳的地址数目不同。内容：版本首部长度服务类型总长度标识符

icmp作用

用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。

icmp协议作用：用来发送和控制错误信息

arp作用

arp是通过目标设备的Ip地址，查询目标设备的MAC地址以保证通信可以正常使用。可以通过ipconfig获得ip地址。

arp协议作用：ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地址解析协议）的缩写。在局域网中，网络中实际传输的是“帧”，帧里面是有目标主机的MAC地址的。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。

arp缓存表形成：在局域网的任何一台主机中，都有一个ARP缓存表。该缓存表中保存多个ARP条目。每个ARP条目都是由一个IP地址和一个对应的MAC地址组成。这样多个ARP条目就组成了一个ARP缓存表。当某台主机向局域网中另外的主机发送数据的时候，会根据ARP缓存表里的对应关系进行发送本文选自ARP协议全面实战手册——协议详解、攻击与防御。

arp缓存表建立过程： 1）当A要给B发送数据时，会先检查arp缓存表，发现没有A的 2）A会发送一个arp请求广播，所有连接的主机都能收到，只有b会回应并记录A的MAC地址，其他主机会丢弃 3）A收到B的ARP回应消息，缓存到本机ARP表中，这时，A与B就形成了单播通讯

单播、广播

单播：主机之间一对一对的通讯模式组播：一对多的数据交换

网关和ip关系

网关地址通过路由器自动分成多个ip地址：网关地址总是与你的计算机的IP地址是同一网段的

mac表建立过程

1）当主机A与主机B通信时，然后源地址AMAC目标是BMAC 2）数据来到交换机时，交换机查看自己的MAC表，这时是空白的 3）学习记录1接口对应的是AMAC 4）然后将数据重新封装，然后广播出去 5）这时B主机C主机，都会收到并且进行解封装 6）当B主机接受该数据帧，C将会丢弃该数据帧 7）B回应，这个时候的源地址BMAC目标地址AMAC，会再次来到交换机，交换机会解封装 8）然后A/B就可以实现单播通信

tcp优点、缺点

缺点：慢，效率低，占用系统资源高，容易被攻击，TCp在传输数据之前需要建立连接，这会消耗时间，而且在传输数据的时候，它的一些机制，比如重传机制，确认机制，拥塞控制机制都会消耗大量的时间，并且需要在每台设备上都要维护到所有的连接，每一个连接都会占用CPU资源，内存等硬件资源。TCP的确认机制也导致其在建立连接的过程中受到攻击，最常见的攻击就是DDOS，DOS攻击等。但是它的个别缺点同时又是TCP的优点(真是爱恨交织） TCP的优点：因为他的确认机制和重传机制的存在，所以TCP是可靠的，稳定的，并且在数据传输的过程中会有窗口机制来决定传输数据的大小，以达到拥塞控制的效果，在数据传输完毕后会断开连接来释放系统资源。

tcp建立过程（三次握手）

1、客户端向服务端发送一个TCP报文，其中TCP头部中的SYN位值为1，表示客户端想与服务端建立TCP连接 2、服务端收到后，知道了客户端的目的，回复客户端一个TCP报文，该报文头部中的ACK位值为1，SYN位值为1，表示同意客户端的连接请求，并同时也想与客户端建立连接 3、当客户端收到信息，知道服务端已经同意我的连接请求，并且也想与我建立连接，所以客户端会再回复一个ACK值为1的报文，表示同意服务端的连接请求

tcp断开过程（四次挥手）

第一次挥手：A数据传输完毕需要断开连接，A的应用进程向其TCP发出连接释放报文段（FIN = 1,序号seq = u）,并停止再发送数据，主动关闭TCP连接，进入FIN-WAIT-1状态，等待B的确认。第二次挥手：B收到连接释放报文段后即发出确认报文段（ACK=1，确认号ack=u+1,序号seq=v）,B进入CLOSE-WAIT关闭等待状态,此时的TCP处于半关闭状态，A到B的连接释放。而A收到B的确认后，进入FIN-WAIT-2状态，等待B发出的连接释放报文段。第三次挥手：当B数据传输完毕后，B发出连接释放报文段（FIN = 1，ACK = 1，序号seq = w,确认号ack=u+1）,B进入LAST-ACK（最后确认）状态，等待A 的最后确认。第四次挥手：A收到B的连接释放报文段后，对此发出确认报文段（ACK = 1，seq=u+1，ack=w+1）,A进入TIME-WAIT（时间等待）状态。此时TCP未释放掉，需要经过时间等待计时器设置的时间2MSL后，A才进入CLOSE状态。

tcp头部报文段

URG：紧急位：当该位值为1时，表示该数据报文需要优先传输 *ACK：确认位：当确认位值为1时，表示确认号生效（重点） PSH：推送位/急迫位：当该位值为1，表示该报文需要优先向上层传输 RST：重置位：当该位值为1时，表示连接可能出现了严重的错误，需要重新建立连接 *SYN：请求位/同步位：当该值为1时，表示发起一个TCP连接请求（重点） *FIN：断开位：当该值为1时，表示断开TCP连接（重点）

路由

含义：从源主机到目标主机的转发过程

作用：能够将数据包转发到正确的目的地，并在转发过程中选择最佳的路径

静态路由：由管理员手工配置的，是单向的；缺乏灵活性默认路由：路由器在路由表中找不到目标网络的路由条时，路由器吧请求转发到默认路由接口

直连网段：配置IP地址，端口up状态，形成直连路由直接连接的路由器非直连网段：需要静态路由或动态路由，将网段添加到路由表中局域网作用：实现路由器的最终寻址

VLAN

作用

1、控制广播域 2、提供了资源的访问限制，提高了网络安全性 3、增加网络设计的灵活性

静态VLAN：根据交换机上的接口划分vlan，只有电脑接在相应的接口上，才属于同一个vlan，将接口加入同一VLAN小组才能实现通信。动态VLAN：根据主机的mac地址划分vlan，不管电脑接在哪个口上，都属于同一个vlan

Trunk 作用：使同一个vlan可以跨交换机通信。（相当于一个公共通道）

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