网络基础—HCIA

一、什么是HCIA

HCIA——华为体系下的初级网络工程师

二、什么是网络，网络能做什么？

网络就是利用传输介质将世界不同位置的计算机连接在一起，就形成 了一张网----信息传递  资源共享

三、网络基础——

计算机——电脑：处理电流信号

应用层：    抽象语言-->编码

表示层：     编码-->二进制

会话层：      建立会话，提供会话地址    用于应用程序内部进行区分，没有统一标准

上三层主要还是软件（应用程序处理数据）

下三层主要负责数据传输（）

传输层：        优化传输=端口号     +     分段    （TCP/UDP    负责实施）

网络层---interint  协议（IP）-IP地址 

数据链路层 ：        有两个子层共同构成      （其中主要功能：介质访问控制层---控制物理硬件（识别硬件语言）---MAC），（逻辑链路控制子层：--协同上下层工作其次负责校验）

物理层：      物理硬件

（数据链路层=逻辑链路控制子层（LLC）+介质访问控制子层(MAC）

早期用于计算---1946 

什么是应用层：

1）提供应用服务：应用层通过各种应用协议（如HTTP、SMTP、FTP等）提供不同的应用服务，满足用户和应用程序的需求。这些应用服务可以包括电子邮件传输、文件传输、网页浏览、远程登录等。2）用户接口：应用层为用户提供与网络交互的用户界面和操作方式，使用户能够方便地访问和使用网络资源。3）数据处理和应用逻辑：应用层负责对接收到的数据进行处理和解释，根据应用逻辑进行相应的数据处理、存储或转发操作。4）安全和身份验证：应用层可以提供安全性和身份验证的机制，以确保数据传输和通信的安全性和可信性。5）数据格式化和解析：应用层负责将数据进行格式化和解析，确保数据的正确传输和解释。这包括数据的编码、解码、解析和呈现等操作。

什么是表示层：

    将编码转换成二进制，表示层是将各种类型转换成二进制，负责翻译，最后在便是层转换成二进制

什么是控制层：

介质访问控制层，控制物理硬件，同时识别硬件语言（二进制）

什么是物理层： 

是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境

数据转换

100=1=101

应用程序---代码---接受人类语言（抽象语言）--->编码（程序运行后的产物）—应用层---编码---人类语言---二进制—>表示层

二进制—电流信号（控制物理层原件）——介质（物理层原件）访问控制层

处理电流信号—处理器（CPU）—物理层（实实在在存在的原件）

对等网（人类历上的第一个网络）

四、网络——网络变大

1、网络变大的方向：网络节点数量增多（数据量大，数据内容复杂，带宽变大）、距离的延长（换线（有极限--传输距离））

   a:传输介质：（距离的延长）

  1）同轴电缆

（网络早期使用，优点：耐用、传输距离长、抗干扰强）

  2）双绞线

（网线---RJ-45双绞线）

      组成：8根铜丝，两两相绞

      分类：屏蔽双绞线---在绝缘皮下方有一金属壳，主要为了屏蔽外界干扰——应用于强干扰环境

           非屏蔽双绞线---应用于日常环境

           线类：常见的5类，超5类线，铜丝越粗绞得越紧---速度更快、抗干扰能力更强

  3）光纤：

        是有一种挤压的玻璃或塑料制成的柔韧的透明的纤维，略粗与人的头发

        需要信号转换：

        光信号转换为电信号：发光二极管，注入式激光二极管

        电信号转化为光信号：光电二极管

分类：

单模：应用注入式激光二极管，光在纤维中横线（直线）传输——光源贵，线便宜

多模：应用发光二极管，光在纤维中全反射传输——光源便宜，线贵

无线传输：

中继器——放大器（针对电信号去处理）

5倍距离的延长，可以解决信号衰减的问题，解决不了信号失真的问题

b:网络节点数量增多----

网络拓扑结构—指示设备如何连接到网络中 

直线型拓扑结构：设备连接在一根线上（优点：连接简单，缺点：是一种共享介质的传输方式（会出现安全问题），会带来通讯阻碍有额外延迟，传输距离越长转发效率越低）

环型网络结构：首尾相连（在直线型拓扑结构的基础上有进一步加强）

星型拓扑结构---企业   有中间设备（集线器）向四周发散（缺点：投入额外的成本，增加了部署的难度，优点：传输效率得到提高，网络稳定性得到提高）

网状拓扑结构：设备两两相连（优点：网络稳定性极高，通讯距离近，缺点：成本大大提高，部署更加困难）

五、网桥——交换机（介质访问控制层设备）的发明

交换机是干嘛的？

1.代替集线器，提供端口密度，用于大量节点互联

2.理论上无限延长距离传输，能识别电流为二进制，再将识别后二进制重新写为电流从交换机再发出去，可以识别数据，进行二次中转。本质是重写。

3.实现无冲突，将电流识别为二进制数据，然后存储在转发，来实现所有节点可以同时收发数据，同时没有电流与电流相遇的情况。

所有节点都可以同时发，不用等任何人，因为到交换机的一瞬间，会被读成二进制，存储在内存条上，说到底还是因为交换机在控制层，不会让相遇，本质是存储再转发，实现所有节点同时发，没有相撞情况。

3.单播，一对一传输，别人不会接受，安全且效率。A发给B一个东西，应用层和表示层先会把它表示成二进制，然后介质层会贴标签，缕清这个二进制，是从A来的，要发送给B，然后电信号走到交换机，先吧电流转化成二进制，然后存储识别，MAC地址本身是48位二进制，交换机可以读懂，交换机会先看原MAC，会知道是从哪个端口进，要送去哪个端口，然后转化为电流，从要输出的端口转出。当交换机收到一个数据包，首先会记录数据包中的源MAC地址和接收接口的 对应关系到MAC地址表中，之后在转发过程中会查看数据包中的目标MAC地 址，小bug：如果MAC地址表中存在记录则直接按照记录关系单播转发，如果没有记录则洪泛

洪泛---除流量的入口外，其他所有接口复制转发。

大-->无限距离、无冲突、单播-->网桥-->交换机-->基于MAC地址单播转发-->洪泛-->洪泛的范围（抑制了网络无限增大）--路由器--IP地址（逻辑地址-临时地址）--->ARP--->广播--->广播域（洪泛域）

如果无数个交换机相连接，洪泛范围越大，网络绝对越卡，因为洪泛了垃圾信息，就会very very very的卡！

因此就有了路由器的发明。 

六、路由器   （隔离广播域）

IP地址--目前流行的两个版本   IPV4     IPV6

IPV4地址----32位二进制构成--点分十进制标识（显示）

11000000.10101000.0000000001.00000001——>192.168.1.1

00000000=0     00000001=1

00000010=2    00000100=4

00001000=8     00010000=16

00100000=32   01000000=64

10000000=128

128+64+0+0+0+0+0+0+0=192

128+32+8=168

IP地址存在两个部分，前段为网络位，用于标识所在的洪泛范围：后段主机位，用于标记该个体；前端的区分依赖于子网掩码；

子网掩码：32位二进制，必须是连续的0和连续的1，让子网掩码为1的部分 代表IP地址的网络位

前后段的区分，依据子网掩码。网络位相同则代表地址在一个范围，如果网络位不同则代表地址不在一个范围检测两台电脑是否互联（255.255.255.0--前三段代表范围，255.255.0.0--前两段代表范围）

cmd命令：ping＋ip，会默认ping四次不仅要关注是否丢包，还要看稳定性。

APR---地址解析协议--通过对端的某种地址来获取对端的另一种地址；

正向ARP--AARP  已知同一网段的其他设备ip地址，通过广播查询到该ip地址对应的MAC地址；

广播--使用特殊地址，迫使交换机对地址进行洪泛，将该数据复制给该洪泛范围的所有设备；

网络速率（网速）      约等于       (带宽/8)*85%

分段：将上三层数据报文进行切分，便于传输和管理，受MTU限制--MTU最大传输单元-即一个数据段的容量上限      默认为1500字节

端口号：0—65535   其中 1—1023 为静态端口号 ，  注明端口号

               1024—65535 为高端口号  动态端口号

客户端使用动态端口标记本地进程，服务端使用注明端口来映射对应服务；

UDP：用户数据报文协议---仅完成传输层的基本工作----端口号+分段

            非面向连接的不可靠传输协议：

TCP：传输控制协议-----面向连接的可靠传输协议

除完成传输层的基本工作外，还需保障传输的可靠性

面向连接---在第一次数据传输前，通过三次握手*建立段到端虚链路

可靠传输---4种传输机制   确认、重排、流控（滑动窗口）