学习网络基础

计算机网络

 第一台电子计算机 --- 1946年2月14日

网络模型

应用层       抽象语言（文字、声音、图像）---编码

表示层       编码——二进制

介质（硬件）访问控制层      MAC层   二进制---电信号

物理层         ---处理电信号   中继器    集线器

最早的计算机网络 --- 对等网

将网络规模扩大 --- 扩大到互联网这么大

1 延长传输距离

传输介质

RJ-45双绞线 --- 由8根铜丝构成，两两一组，相绞而成 --- 之所以需要相绞，主要是希望通过物理角度去

抵消传递过程中的电磁干扰。

屏蔽双绞线 --- 就是在8根铜丝外部再增加一层金属层，起到屏蔽外界电磁干扰的效果。

非屏蔽双绞线

超5类双绞线 --- 最大传输速率可以达到1000Mbps，100米 --- 信号衰减

线类越高，铜丝越粗，绞的越紧。

速率计算工式 --- 100 / 8 * 0.85 = 10.625

光纤 --- 光导纤维

电 -- 光 --- 发光二极管，注入式激光二极管

光 -- 电 --- 光电二极管

单模 --- 注入式激光二极管 --- 畸变小

多模 --- 发光二极管

2 增加网络节点数量

网络拓扑结构

总线型：总线拓扑结构所有设备连接到一条连接介质上。总线结构所需要的电缆数量少，线缆长度短，易于布线和维护。多个节点共用一条传输信道，信道利用率高。中间设备中断，通讯中断，并且及其容易产生冲突，延迟太高（2s为最高阈值）。

星型：一个中心，多个分节点。结构简单，连接方便，管理和维护都相对容易，而且扩展性强。网络延迟时间较小，传输误差低。中心有故障，网络就出问题，同时共享能力差，线路利用率不高。

环装：是一个闭合环。工作站少，节约设备。一个节点出问题，整个环都出问题。

网状：冗余最高，复杂，成本高。

混合型 --- 多环型拓扑

为了解决节点问题，集线器（HUB）应运而生了，但是随之而来的各种问题又让人们苦恼：
由于集线器连接多台电脑，当有电脑进行数据传输的时候，集线器不能准确获悉传输的目的地，只能往每个端口复制一份，这就是地址问题；复制至各个端口的数据一旦被查看就会造成安全问题；当多台电脑进行数据传输时，其他电脑就会接收到很多垃圾信息，造成网络延时；最严重的就是两台 电脑同时进行数据传输的时候，电信号同时进入集线器，就会冲突碰撞消失。
为了解决这些问题，人们设计出MAC地址——网卡芯片的串号，由48位二进制组成，出厂烧录，全球唯一，为了方便查看，用16进制显示。研发载波监听多路访问技术CSMA/CD来解决冲突问题，也就是排队机制。

最早出现的中间设备是第三方设备（hub-集线器工作在第一层，铜片负责导电，power负责加压）

集线器网络下的问题：

1、安全 2、延时 3、地址 4、冲突

地址：

MAC地址   --- 所有芯片出厂时，厂商烧录的一个串号，这个串号全球唯一，且格式统一 --- 都是由48位二

进制构成。

物理地址:     ---- 为了方便人去区分和识别不同的MAC地址，我们将48位二进制转换为12位

16进制来表示。

ipconfig /all --- 在CMD中查看MAC地址信息

有了MAC地址之后，在介质访问控制层加工数据时，需要在原始数据前加入源MAC地址和目标MAC地址。

冲突：节点同时发送数据时，电波相互抵消；--CSMA/CD

CSMA/CD——载波侦听多路访问/冲突检测 --排队  不能完全排除冲突  传输效率低

网络增大需求：  交换机解决

1、无限的传输距离   --先将电波识别成二进制，再将二进制转换成电波发出

2、没有冲突---所有节点可以同时收发数据  --二层设备可以将电流转换为数据进行存储转发

3、单播--流量一对一收发

交换机工作在OSI模型的二层

交换机的作用

1. 提供的端口的密度（继承了集线器）
2. 理论上的无限传输距离    识别在编写的方案
3. 没有冲突----识别、存储再转发,所有节点，可以同时收发数据
4. 实现单播 --- 基于MAC，识别、记录、查询一对一转发

交换机的转发原理 --- 数据来到交换机，交换机先看数据中的源MAC地址，之后，将源MAC地址和进入的接口的对应关系记录在本地的MAC地址表 中。之后，看目标MAC地址，根据目标MAC地址查看MAC地址表，如果MAC地址表中存在记录，则按照记录的接口进行单播。如果目标MAC地址在MAC地址表中不存在记录，则交换 机会进行泛洪，除了数据进入的接口外，会将数据从其他所有接口转发出去。

泛洪 --- 除了数据进入的接口外，会将数据从其他所有接口转发出去

泛洪范围

在交换机的MAC地址表中，一个接口可以对应多个MAC地址，一个MAC地址只能对应一个接口。

MAC地址泛洪攻击

MAC地址存在一个老化时间的概念 --- 默认300S

网络变大--无限距离、无冲突、单播——交换机--MAC地址--泛洪--泛洪的范围--路由器