HCIA初学者第一天-----网络成长史

网络成长史

目录

一、网络发展史

网络增大的核心要求：

二、交换机的工作过程

三、ARP协议

一、网络发展史

人类使用的语言-----抽象语言  

抽象语言-------电脑---加工车间---二进制

应用层：人机交互  抽象语言------编码

表示层：编码--------二进制

网络层：IP 互联网协议  IP地址----逻辑地址    

介质访问控制层：驱动  逻辑  

物理层：CPU  GPU  

数据传递    存储介质   

最好的传输方式-----人类第一次提出了想要组件网络的概念

人类最早的网络----对等网  

增大网络--------当今互联网的程度  

1.节点增加（HUB集线器为物理层设备，仅对电流进行加压和传导，任意接口进入的电流，均会被集线器使用自带供电，加压后延其他所有接口导出。）

2.距离延长 ---中继器（放大器-- 使用独立的供电，进行电压恢复–纯物理加压–属于物理层–由于其不对电波的波形进行修改，故不能无限延长传输距离）波形失帧

网线---------RJ-45双绞线  --------100M  

节点增加------拓扑

直线型拓扑

环形拓扑 

树状拓扑

波环型/全网状

星型拓扑

节点增加的机器-----HUB集线器

HUB集线器为物理层设备，仅对电流进行加压和传导，任意接口进入的电流，均会被集线器使用自带供电，加压后延其他所有接口导出。

导致的问题：

1、不安全

2、延时很大— 产生大量的垃圾信息

3、冲突问题— 排队 CSMA/CD

4、地址需求— 唯一， 格式统一

MAC地址— 网卡芯片的ID，出厂烧录 全球唯一 由于存储在网卡芯片的控制程序中，而控制程序属于介质访问控制层，介质层的简称为MAC，故称其成MAC地址；

48位二进制构成 在应用层使用 16进制标识

ipconfig/all-------查看电脑的所有地址信息

源MAC 目标MAC

冲突问题：相似电流会互相吸引 碰撞随后抵消

解决方案：

CSMA/CD 载波侦听多路访问---- 排队机制— 没有完全解决冲突，且大大降低了通讯效率；

机制解析：

1.首先使用监听功能，当发现有消息在传输时，停止自身消息发送，进行等待，随时准备进入下一阶段。

2.当前消息发送完成时，立刻发送自身消息。

3.当消息相撞时，会给彼此发送一个阈值，因为这个阈值是随机发送的，所以一定会有大小之分，当阈值到期时，再次发送自身消息。

结论：虽然解决了一定的冲突问题，但是延时大大上升。

网络增大的核心要求：

1.无限的传输距离

2.完全没有冲突 --- 所有的节点可以同时去收发自己的数据

3.形成单播 --- 一对一的传输

网桥 --- 交换机：属于介质访问控制层 --- 控制物理层 二进制与电流间的转换

作用：

1、提供端口密度 — 继承集线器的功能 — 同时连接多个节点

2、无限的传输距离 — 识别、存储功能、读写功能

3、彻底解决冲突 — 识别、存储 — 二进制可被存储和记录

4、实现单播转发 — 节点之间一对一通讯

二、交换机的工作过程

交换机的工作过程：1.当数据帧进入交换机后，交换机会首先查看该数据帧的源MAC地址，将该MAC地址与进入接口形成映射关系，随后记录在本地的MAC地址表中，随后根据路由表查看目标MAC地址，若路由表存在记录，则直接按照路由表记录转发即可。

2.若本地MAC地址表中不存在目标MAC地址的记录，则执行泛洪。

泛洪：向除了进入接口以外的所有接口进行发送

速率公式：（带宽/8）85%

对等网—变大 --> 无限的传输距离 单播 无冲突 --> 网桥（交换机 ）------- 二层设备 识别MAC地址，认识则单播，不认识则泛洪 --------泛洪区域越大，则网络越卡 —> 路由器 — 路由器的每一个接口，都是一个泛洪范围的终点–> internet 协议–>IP 地址–>ARP -->广播–>广播域(洪泛域)

家用路由器（软路由）

IP地址：逻辑地址 — 临时地址 存在V4/V6两个版本

IPV4：32位二进制构成 — 在应用层使用点分十进制显示（8位一分） 存在网络位和主机位的区分；网络位用于代表所在范围，主机位用于代表在范围内的编号，选用点分十进制标识

二进制 十进制

00000000 0

00000001 1

00000010 2

00000100 4

00001000 8

00010000 16

00100000 32

01000000 64

10000000 128

192.168.1.1

11000000.10101000.00000001.00000001

192.168.1.0 255.255.0.0

192.168.2.0 255.255.0.0

子网掩码：用于规范IP地址网络位和主机位的东西

子网掩码特性：32位二进制构成，由连续的1和连续的0构成，连续的1对应网络位，连续的0对应主机位。

例：192.168.1.0 255.255.0.0

11000000.10101000.00000001.00000000

11111111.11111111.00000000.00000000

192.168.2.0 255.255.0.0

11000000.10101000.00000010.00000000

11111111.11111111.00000000.00000000

-----------------------------------------------------------------------------------------

192.168.1.0 255.255.255.0

11000000.10101000.00000001.00000000

11111111.11111111.11111111.00000000

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三、ARP协议

ARP协议：地址解析协议 – 通过一种地址找到另一种地址的协议

广播 – 二层广播 – 一对所有（所有：泛洪区域内的所有节点）–终端故意发送数据包时，将目标MAC地址设定为全1（该MAC地址网络中不存在），迫使交换机泛洪该数据到整个泛洪范围。

广播域=====泛洪区域 广播行为（主动） 不等于 泛洪行为（被动）

ARP缓存表：180s  

MAC地址表的老化时间：300s

免费ARP/无故ARP：用于自检，检查广播域中是否有跟自己地址冲突的节点。