网络学习笔记（一）

以太网

它不是一种具体的网络，是一种技术规范。 
以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10~100Mbps的速率传送信息包，双绞线电缆10 Base T以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达11Mbps，许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信，开放性最好。 

网段

网段指一个计算机网络中使用同一物理层设备（传输介质，中继器，集线器等）直接通讯的那一部分。物理网段、IP网段。

 

桥接

桥接（Bridging），是指依据OSI网络模型的链路层的地址，对网络数据包进行转发的过程。是工作在osi的第二层的。一般的交换机，网桥就有桥接作用。就交换机来说，本身有一个端口与mac的映射表，通过这些，隔离了冲突域（collision）。 简单的说就是通过网桥可以把两个不同的物理局域网连接起来，是一种在链路层实现局域网互连的存储转发设备。网桥从一个局域网接收MAC帧，拆封、校对、校验之后，按另一个局域网的格式重新组装,发往它的物理层。

 

网络地址

 

网络地址类型：

1、MAC地址,处于数据链路层.

2、IP地址,处于网络层.

3、端口号,处于传输层.

实现网络的四个要素：

1、通信线路和通信设备

2、有独立功能的计算机

3、网络软件的支持

4、实现数据通信与资源共享

 

网络IP地址

Internet依靠TCP/IP协议，在全球范围内实现不同硬件结构、不同操作系统、不同网络系统的互联。在Internet上，每一个节点都依靠唯一的IP地址互相区分和相互联系。IP地址是一个32位二进制数的地址,由4个8位字段组成，每个字段之间用点号隔开,用于标识TCP/IP宿主机。

每个IP地址都包含两部分:网络ID和主机ID。网络ID标识在同一个物理网络上的所有宿主机，主机ID标识该物理网络上的每一个宿主机，于是整个Internet上的每个计算机都依靠各自唯一的IP地址来标识。

IP地址构成了整个Internet的基础，它是如此重要，每一台联网的计算机无权自行设定IP地址，有一个统一的机构-IANA负责对申请的组织分配唯一的网络ID,而该组织可以对自己的网络中的每一个主机分配一个唯一的主机ID。

静态IP与动态IP

IP地址，理论上讲,有大约40亿（2的32次方）个可能的地址组合。根据网络ID和主机ID的不同位数规则，可以将IP地址分为A（7位网络ID和24位主机ID）、B（14位网络ID和16位主机ID）、C（21位网络ID和8位主机ID）三类。A类地址和B类地址几乎分配殆尽，目前能够供全球各国各组织分配的只有C类地址。

静态IP：对于一个设立了因特网服务的组织机构，由于其主机对外开放了诸如WWW、FTP、E-mail等访问服务，通常要对外公布一个固定的IP地址，以方便用户访问。

数字IP不便记忆和识别，人们更习惯于通过域名来访问主机，而域名实际上仍然需要被域名服务器（DNS）翻译为IP地址。

动态IP：而对于大多数拨号上网的用户，通常会在每次拨通ISP的主机后，自动获得一个动态的IP地址，该地址当然不是任意的，而是该ISP申请的网络ID和主机ID的合法区间中的某个地址。拨号用户任意两次连接时的IP地址很可能不同，但是在每次连接时间内IP地址不变。

IPV4与 IPV6

1、IPv4地址

A类网：网络号为1个字节，定义最高比特为0，余下7比特为网络号，主机号则有24比特编址。用于超大型的网络，每个网络有16777216（2^24）台主机（边缘号码如全“0”或全“1”的主机有特殊含义，这里没有考虑）。全世界总共有128（2^7）个A类网络，早已被瓜分完了。

B类网：网络号为2字节，定义最高比特为10，余下14比特为网络号，主机号则可有16比特编址。B类网是中型规模的网络，总共有16384（2^14）个网络，每个网络有65536（2^16）台主机（同样忽略边缘号码），也已经被瓜分完了。

C类网：网络号为3字节，定义最高三比特为110，余下21比特为网络号，主机号仅有8比特编址。C类地址适用的就是较小规模的网络了，总共有2097152（2^21）个网络号码，每个网络有256（2^8）台主机（同样忽略边缘号码）。

D类网：不分网络号和主机号，定义最高四比特为1110，表示一个多播地址，即多目的地传输，可用来识别一组主机。

识别IP地址的属性：只需从点分法的最左一个十进制数就可以判断其归属。例如，1～126（127不可用于任何网络）属A类地址，128～191属B类地址，192～223属C类地址，224～239属D类地址。除了以上四类地址外，还有E类地址，但暂未使用。

对于因特网IP地址中有特定的专用地址不作分配：

（1）主机地址全为“0”。不论哪一类网络，主机地址全为“0”表示指向本网，常用在路由表中。

（2）主机地址全为“1”。主机地址全为“1”表示广播地址，向特定的所在网上的所有主机发送数据包。

（3）四字节32比特全为“1”。若IP地址4字节32比特全为“1”，表示仅在本网内进行广播发送。

（4）网络号127。TCP/IP协议规定网络号127不可用于任何网络。其中有一个特别地址：127．0．0．1称之为回送地址（Loopback），它将信息通过自身的接口发送后返回，可用来测试端口状态。

不连接到Internet上的专用IP地址：

由Internet地址授权机构(IANA)控制IP地址分配方案中，留出了三类网络号，给不连到Internet上的专用网用，分别用于A，B和C类IP网，具体如下：   

 10.0.0.0～10.255.255.255 

   172.16.0.0～172.131.255.255    

192.168.0.0～192.168.255.255 

 

2、IPv6地址

IPv6地址的长度为128位。

（1）IPv6地址类型

在RFC1884中指出了三种类型的IPv6地址，他们分别占用不同的地址空间：

* 单点传送：这种类型的地址是单个接口的地址。发送到一个单点传送地址的信息包只会送到地址为这个地址的接口。

* 任意点传送：这种类型的地址是一组接口的地址，发送到一个任意点传送地址的信息包只会发送到这组地址中的一个（根据路由距离的远近来选择）

* 多点传送：这种类型的地址是一组接口的地址，发送到一个多点传送地址的信息包会发送到属于这个组的全部接口。

 

（2）IPv6地址表示

对于128位的IPv6地址，考虑到IPv6地址的长度是原来的四倍，RFC1884规定的标准语法建议把IPv6地址的128位（16个字节）写成8个16位的无符号整数，每个整数用四个十六进制位表示，这些数之间用冒号（：）分开，例如：3ffe:3201:1401:1:280:c8ff:fe4d:db39

希望手工管理IPv6地址的难度太大了，DHCP和DNS的必要性在这里显得更加明显。为了简化IPv6的地址表示，只要保证数值不变，就可以将前面的0省略。

比如：1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A

可以简写为：1080:0:0:0:8:800:200C:417A

另外，还规定可以用符号::表示一系列的0。那么上面的地址又可以简化为：1080::8:800:200C:417A

IPv6地址的前缀（FP, Format Prefix）的表示和IPv4地址前缀在CIDR中的表示方法类似。比如 0020:0250:f002::/48表示一个前缀为48位的网络地址空间。

子网

使用子网是为了减少IP的浪费。因为随着互联网的发展，越来越多的网络产生，有的网络多则几百台，有的只有区区几台，这样就浪费了很多IP地址，所以要将本来的A、B、C等一个大类网络划分子网。使用子网可以提高网络应用的效率。子网属于A、B、C类网络，其默认子网掩码确定。

子网掩码

用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码它的主要作用有两个，一是用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。二是用于将一个大的IP网络划分为若干小的子网络。

与二进制IP地址相同，子网掩码由1和0组成，且1和0分别连续。子网掩码的长度也是32位，左边是网络位，用二进制数字“1”表示，1的数目等于网络位的长度；右边是主机位，用二进制数字“0”表示，0的数目等于主机位的长度。对于A类地址来说，默认的子网掩码是255.0.0.0；对于B类地址来说默认的子网掩码是255. 255.0.0；对于C类地址来说默认的子网掩码是255.255.255.0。

将A、B、C类网络划分子网后，其网络地址、主机地址位数就不是固定的了，需要用子网掩码判断，此时子网掩码也和默认的ABC类网络子网掩码不同。

 

通过计算机的子网掩码判断两台计算机是否属于同一网段的方法是，将计算机十进制的IP地址和子网掩码转换为二进制的形式，然后进行二进制“与”(AND)计算，如果得出的结果是相同的，那么这两台计算机就属于同一网段。

 

MAC地址

MAC(Media Access Control)地址，或称为 MAC位址、硬件位址，用来定义网络设备的位置。在OSI模型中，第三层网络层负责 IP地址，第二层数据链路层则负责 MAC位址。因此一个主机会有一个IP地址，而每个网络设备会有一个专属于它的MAC位址。

MAC地址是收录在NetworkInterfaceCard(网卡,NIC)里的.MAC地址,也叫硬件地址,是由48比特/bit长(6字节),16进制的数字组成.0-23位叫做组织唯一标志符(organizationally unique，是识别LAN（局域网）节点的标识。24-47位是由厂家自己分配.其中第48位是组播地址标志位。网卡的物理地址通常是由网卡生产厂家烧入网卡的EPROM（一种闪存芯片，通常可以通过程序擦写），它存储的是传输数据时真正赖以标识发出数据的电脑和接收数据的主机的地址。

 

在网络底层的物理传输过程中，是通过物理地址（MAC地址）来识别主机【而不是IP】的，它一定是全球唯一的。

 

MAC地址和IP地址的区别

IP地址和MAC地址相同点是它们都唯一，不同的特点主要有：     

1.          对于网络上的某一设备，如一台计算机或一台路由器，其IP地址可变（但必须唯一），而MAC地址不可变。我们可以根据需要给一台主机指定任意的IP地址，如我们可以给局域网上的某台计算机分配IP地址为192.168.0.112，也可以将它改成192.168.0.200。而任一网络设备（如网卡，路由器）一旦生产出来以后，其MAC地址永远唯一且不能由用户改变。 

2.          长度不同。IP地址为32位，MAC地址为48位。  

3.           分配依据不同。IP地址的分配是基于网络拓朴，MAC地址的分配是基于制造商。 

4         寻址协议层不同。IP地址应用于OSI第三层，即网络层，而MAC地址应用在OSI第二层，即数据链路层。 数据链路层协议可以使数据从一个节点传递到相同链路的另一个节点上（通过MAC地址），而网络层协议使数据可以从一个网络传递到另一个网络上（ARP根据目的IP地址，找到中间节点的MAC地址，通过中间节点传送，从而最终到达目的网络）。

 

MAC地址可以修改。几乎所有的网卡驱动程序都可以被NdisReadNetworkAddress参数调用，以便从注册表中读取一个用户指定的MAC地址。当驱动程序确定这个MAC地址是有效的，就会将这个MAC地址编程入其硬件寄存器中，而忽略网卡固有的MAC地址。

 

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1、  网关（实现不同协议或机构的网络之间的互联）

网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。默认网关在网络层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。

由于历史的原因，许多有关TCP/IP的文献曾经把网络层使用的路由器称为网关，在今天很多局域网采用都是路由来接入网络，因此现在通常指的网关就是路由器的IP！

 

在OSI中，网关有两种：一种是面向连接的网关，一种是无连接的网关。当两个子网之间有一定距离时，往往将一个网关分成两半，中间用一条链路连接起来，我们称之为半网关。

按照不同的分类标准，网关也有很多种。TCP/IP协议里的网关是最常用的。主要讨论TCP/IP协议中的网关：

网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。

比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0；网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码为255.255.255.0。在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机（或集线器）上，TCP/IP协议也会根据子网掩码（255.255.255.0）判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机（如附图所示）。网络A向网络B转发数据包的过程。

 

 

 

交换机

交换机(英文：Switch，意为“开关”)是一种用于电信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。

交换机原理：采用分组交换

工作在数据链路层，交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在，广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照IP地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的减少冲突域，但它不能划分网络层广播，即广播域。交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的物理网段（注：非IP网段），连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps=20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据帧功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

就以太网设备而言，交换机和集线器（HUB）的本质区别就在于：当A发信息给B时，如果通过集线器，则接入集线器的所有网络节点都会收到这条信息（也就是以广播形式发送），只是网卡在硬件层面就会过滤掉不是发给本机的信息【HUB中不能识别目的地址】；而如果通过交换机，除非A通知交换机广播，否则发给B的信息C绝不会收到（获取交换机控制权限从而监听的情况除外）。

第二层交换机

第二层交换机依赖于链路层（第二层）中的信息（如MAC地址）完成不同端口数据间的线速交换，主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及数据流控制。

工作流程：

（1） 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取帧头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；

（2） 再去读取帧头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；

（3） 如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；

（4） 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。

不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。

数据传输速度快，因为它只须识别数据帧中的MAC地址，不需要考虑IP。

第三层交换机

第三层交换机，是直接根据第三层网络层IP地址来完成端到端的数据交换的。

三层交换机的工作原理：

使用IP的设备A------------------------三层交换机------------------------使用IP的设备B

比如A要给B发送数据，已知目的IP，那么A就用子网掩码取得网络地址，判断目的IP是否与自己在同一网段。

如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，A就发送一个ARP请求，B返回其MAC地址，A用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找MAC地址表，将数据包转发到相应的端口。

如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么A要实现和B的通讯，在流缓存条目中没有对应MAC地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关【A所在的子网的第三类交换机，具有路由器的部分功能】，这个缺省网关一般在操作系统中已经设好，对应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址；然后就由三层模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达B的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址，以主机B的MAC地址为目的MAC地址。通过一定的识别触发机制，确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的A到B的数据，就直接交由二层交换模块完成。【不再经过第三路由系统处理，从而消除了路由选择时造成的网络延迟，提高了数据包的转发效率，解决了网间传输信息时路由产生的速率瓶颈】。这就通常所说的一次路由多次转发。

 

第四层交换机

第四层交换机不仅可以完成端到端交换，还能根据端口主机的应用特点，确定或限制它的交换流量。简单地说，第四层交换机是基于传输层数据包（第四层）的交换过程的，是一类基于TCP/IP协议应用层的用户应用交换需求的新型局域网交换机。第四层交换机支持TCP/UDP第四层以下的所有协议，可识别至少80个字节的数据包包头长度，可根据TCP/UDP端口号来区分数据包的应用类型，从而实现应用层的访问控制和服务质量保证。所以，与其说第四层交换机是硬件网络设备，还不如说它是软件网络管理系统。也就是说，第四层交换机是一类以软件技术为主，以硬件技术为辅的网络管理交换设备。

 

 

 

 

 

OSI七层模型

 

OSI(OpenSystem Interconnection)，开放式系统互联参考模型。是一个逻辑上的定义，一个规范，它把网络协议从逻辑上分为了7层。每一层都有相关、相对应的物理设备：，比如常规的路由器是三层交换设备，常规的交换机是二层交换设备。

 

建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题，其最主要的功能就是帮助不同类型的主机实现数据传输。它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来：

（服务说明某一层为上一层提供一些什么功能，接口说明上一层如何使用下层的服务，而协议涉及如何实现本层的服务；这样各层之间具有很强的独立性，互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的，只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以了）

通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯。

 

一、物理层

 

Physical Layer，是OSI参考模型的最低层或第一层。^[2]该层包括物理连网媒介，如电缆连线连接器。物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。

【物理层设备为物理联网媒介，如电缆连接器，而不包括实际的传播媒介，如双绞线、同轴线等。物理层向上层提供物理连接，以及他们的机械电气、功能等特性。】

实际的物理媒介，如同轴线、双绞线等被视作OSI模型第0层，传输高低电信号，比特位流。

尽管物理层不提供纠错服务，但它能够设定数据传输速率并监测数据出错率。

 

二、数据链路层

 

Datalink Layer，OSI参考模型的第二层，它控制网络层与物理层之间的通信。它的主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传递。为了保证传输，从网络层接收到的数据被分割成特定的可被物理层传输的帧。帧是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始数据，还包括发送方和接收方的物理地址以及检错和控制信息。其中的地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错到达。接收方检测到出错要求发送方重发。

该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。

       有一些连接设备，如交换机，由于它们要对帧解码并使用帧信息将数据发送到正确的接收方，所以它们是工作在数据链路层的。交换机工作在数据链路层。

 

三、网络层

 

Network Layer，OSI参考模型的第三层。其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址，(从IP地址到MAC地址)并决定如何将数据从发送方路由到接收方。

网络层通过综合考虑发送优先权、网络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定从一个网络中节点A 到另一个网络中节点B 的最佳路径。由于网络层处理，并智能指导数据传送，路由器连接网络各段，所以路由器属于网络层。在网络中，“路由”是基于编址方案、使用模式以及可达性来指引数据的发送。

网络层负责在源机器和目标机器之间建立它们所使用的路由。这一层本身没有任何错误检测和修正机制，因此，网络层必须依赖于端端之间的由DLL提供的可靠传输服务。

 

网络层是可选的，它只用于当两个计算机系统处于不同的由路由器分割开的网段这种情况，或者当通信应用要求某种网络层或传输层提供的服务、特性或者能力时。例如，当两台主机处于同一个LAN网段的直接相连这种情况，它们之间的通信只使用LAN的通信机制就可以了(即OSI 参考模型的一二层)。

 

 

四、传输层

 

Transport Layer，OSI参考模型的第四层。

功能：流量控制、发送速率控制、根据网络能处理的最大尺寸分割数据包，进程通信。

传输协议同时进行流量控制或是基于接收方可接收数据的快慢程度规定适当的发送速率。除此之外，传输层按照网络能处理的最大尺寸将较长的数据包进行强制分割。例如，以太网无法接收大于1500字节(Byte)的数据包。发送方节点的传输层将数据分割成较小的数据片，同时对每一数据片安排一序列号，以便数据到达接收方节点的传输层时，能以正确的顺序重组。该过程即被称为排序。

工作在传输层的一种服务是TCP/IP协议套中的TCP(传输控制协议)，另一项传输层服务是IPX/SPX协议集的SPX(序列包交换)。

 

五、会话层

 

Session Layer，OSI参考模型的第五层。负责在网络中的两节点之间建立、维持和终止通信。 会话层的功能包括：建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通，同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。

你可能常常听到有人把会话层称作网络通信的“交通警察”。当通过拨号向你的ISP(因特网服务提供商)请求连接到因特网时，ISP 服务器上的会话层向你与你的 PC 客户机上的会话层进行协商连接。若你的电话线偶然从墙上插孔脱落时，你终端机上的会话层将检测到连接中断并重新发起连接。会话层通过决定节点通信的优先级和通信时间的长短来设置通信期限。

 

六、表示层

 

Presentation Layer，OSI参考模型中的第六层。应用程序和网络之间的翻译官，在表示层，数据将按照网络能理解的方案进行格式化；这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。

表示层管理数据的解密与加密，如系统口令的处理。例如：在Internet上查询你银行账户，使用的即是一种安全连接。你的账户数据在发送前被加密，在网络的另一端，表示层将对接收到的数据解密。除此之外，表示层协议还对图片和文件格式信息进行解码和编码。

【加密、编解码等】

 

七、应用层

 

Application Layer，OSI参考模型中的最高层，即第七层。应用层也称为应用实体(AE)，它由若干个特定应用服务元素(SASE）和一个或多个公共应用服务元素(CASE)组成。每个SASE提供特定的应用服务，例如文件运输访问和管理(FTAM)、电子文电处理(MHS)、虚拟终端协议(VAP)等。CASE提供一组公共的应用服务，例如联系控制服务元素(ACSE)、可靠运输服务元素(RTSE)和远程操作服务元素(ROSE)等。主要负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务。术语“应用层”并不是指运行在网络上的某个特别应用程序 ，应用层提供的服务包括文件传输、文件管理以及电子邮件的信息处理。

 

 

OSI模型

1.物理层：主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流(就是由1、0转化为电流强弱来进行传输，到达目的地后在转化为1、0，也就是我们常说的数模转换与模数转换)。这一层的数据叫做比特。

2.数据链路层：定义了如何格式化数据以进行传输，以及如何控制对物理介质的访问。这一层通常还提供错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输。

3.网络层：在位于不同地理位置的网络中的两个主机系统之间提供连接和路径选择。Internet的发展使得从世界各站点访问信息的用户数大大增加，而网络层正是管理这种连接的层。

4.传输层：定义了一些传输数据的协议和端口号(WWW端口80等)，如：TCP(传输控制协议，传输效率低，可靠性强，用于传输可靠性要求高，数据量大的数据)，UDP(用户数据报协议，与TCP特性恰恰相反，用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据，如QQ聊天数据就是通过这种方式传输的）。 主要是将从上层接收的数据进行分段和传输，到达目的地址后再进行重组。常常把这一层数据叫做段。

5.会话层：通过传输层(端口号：传输端口与接收端口)建立数据传输的通路。主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求(设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名)。

6.表示层：可确保一个系统的应用层所发送的信息可以被另一个系统的应用层读取。例如，PC程序与另一台计算机进行通信，其中一台计算机使用扩展二一十进制交换码(EBCDIC)，而另一台则使用美国信息交换标准码（ASCII）来表示相同的字符。如有必要，表示层会通过使用一种通格式来实现多种数据格式之间的转换。

7.应用层：是最靠近用户的OSI层。这一层为用户的应用程序(例如电子邮件、文件传输和终端仿真)提供网络服务。

 

 

 

 

路由

 

路由：网络信息从信源到信宿的路径。

工作在OSI参考模型第三层——网络层的数据包转发设备。路由器通过转发数据包来实现网络互连。虽然路由器可以支持多种协议（如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等协议），但是在我国绝大多数路由器运行TCP/IP协议。路由器通常连接两个或多个由IP子网或点到点协议标识的逻辑端口，至少拥有1个物理端口。路由器根据收到数据包中的网络层地址以及路由器内部维护的路由表决定输出端口以及下一跳【路由的下一个点。如果路由器没有直接连接到目的网络，它会有一个提供下一跳路由的邻居路由器，用来传递数据到目的地。】地址，      并且重写链路层数据包头实现转发数据包。路由器通过动态维护路由表来反映当前的网络拓扑，并通过网络上其他路由器交换路由和链路信息来维护路由表。

 

路由功能：

1、 确定最佳路径

2、 传输数据

 

路径选择

metric是路由算法用以确定到达目的地的最佳路径的计量标准，如路径长度。为了帮助选路，路由算法初始化并维护包含路径信息的路由表，路径信息根据使用的路由算法不同而不同。

路由表：指的是路由器或者其他互联网网络设备上存储的表，该表中存有到达特定网络终端的路径，在某些情况下，还有一些与这些路径相关的度量。

路由表中含有网络周边的拓扑信息。路由表建立的主要目标是为了实现路由协议和静态路由选择。

1．静态路由表

由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态（static）路由表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。

2．动态路由表

动态（Dynamic）路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议（RoutingProtocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。

路由器通常依靠所建立及维护的路由表来决定如何转发。路由表能力是指路由表内所容纳路由表项数量的极限。由于Internet上执行BGP协议的路由器通常拥有数十万条路由表项，所以该项目也是路由器能力的重要体现。

路由表项：

1、 每个项的目的字段含有目的网络前缀。

2、 每个项还有一个附加字段，还有用于指定网络前缀位数的子网掩码（subnet mask）

3、 当下一跳字段代表路由器时，下一跳字段的值使用路由的IP地址

 

交换算法

交换算法相对而言较简单，对大多数路由协议而言是相同的，多数情况下，某主机决定向另一个主机发送数据，通过某些方法获得路由器的地址后，源主机发送指向该路由器的物理（MAC）地址的数据包，其协议地址是指向目的主机的。

路由器查看了数据包的目的协议地址后，确定是否知道如何转发该包，如果路由器不知道如何转发，通常就将之丢弃。如果路由器知道如何转发，就把目的物理地址变成下一跳的物理地址并向之发送。下一跳可能就是最终的目的主机，如果不是，通常为另一个路由器，它将执行同样的步骤。当分组在网络中流动时，它的物理地址在改变，但其协议地址始终不变。

 

 

内部网关协议IGP：

IGP（内部网关协议）是在一个自治网络内网关（主机和路由器）间交换路由信息的协议。路由信息能用于网间协议（IP）或者其它网络协议来说明路由传送是如何进行的。IGP协议包括RIP、OSPF、IS-IS、IGRP、EIGRP。

       一个域（domain）是一组主机和使用相同路由选择协议的一组路由器集合，并由单一机构管理。内部网关协议（IGP）在一个域中选择路由。外部网关协议（EGP）为两个相邻的位于各自域边界上的路由器提供一种交换消息和信息的方法。

典型IGP协议：

1、OSPF协议

OSPF开放最短路径优先(OpenShortest Path First)，是一个内部网关协议(InteriorGateway Protocol,简称IGP)，用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。与RIP相对，OSPF是链路状态路由协议，而RIP是距离向量路由协议。（链路是路由器接口的另一种说法，因此OSPF也称为接口状态路由协议）。

OSPF通过路由器之间通告网络接口的状态来建立链路状态数据库，生成最短路径树，每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由。

最主要的特点是使用分布式的链路状态协议，而不是像RIP那样的距离向量协议。三个要点：

（1）向本自治系统中所有路由器发送信息。

（2）发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息。

（3）只有在链路状态发生变化时，路由器猜想所有路由器用洪泛法发送此信息。

 

 

2、RIP协议  路由信息协议

RIP（RoutingInformation Protocol） ,路由信息协议，是内部网关协议中应用最广泛的一种协议，它是一种分布式的，基于距离向量的路由选择协议。，其特点是协议简单。适用于相对较小的自治系统，它们的直径“跳数”一般小于15。

 RIP协议特点是：

（1）仅和相邻路由交换信息

（2）路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。也就是说，交换的信息是：“我到本自治系统中所有网络的（最短）距离，以及到那个网络应经过的下一跳路由器。”

（3）按固定时间间隔交换路由信息，例如，每隔30秒。然后路由器根据收到的路由信息更新路由表。

R I P使用B e l l ma n - F o r d算法确定最短路径，即只要经过最小的跳数就可到达目的地的线路。最大允许的跳数通常定为1 5。那些必须经过1 5个以上的路由器的终端被认为是不可到达的。

 

距离向量路由协议

距离向量路由协议(distance vector routing protocol)是为小型网络环境设计的。在大型网络环境下，这类协议在学习路由及保持路由将产生较大的流量，占用过多的带宽。

       如果在9 0秒内没有收到相邻站点发送的路由选择表更新，它才认为相邻站点不可达。每隔30秒，距离向量路由协议就要向相邻站点发送整个路由选择表，使相邻站点的路由选择表得到更新。这样，它就能从别的站点（直接相连的或其他方式连接的）收集一个网络的列表，以便进行路由选择。距离向量路由协议使用跳数作为度量值，来计算到达目的地要经过的路由器数。

 

AFI

含义：NSAP ATM地址的一部分，它描绘ATM地址IDI部分的类型和格式.

Address FamilyIdentifier(AFI 地址族标志）：指明使用的地址族。RIP设计用于携带多种不同协议的路由信息。每个项都有地址族标志来表明使用的地址类型，IP的AFI是2。如果第一项的AFI为0xFFFF，该项剩下的部分就是认证信息。目前，唯一的认证类型就是简单的口令。这个字段定义的值在RFC1700中指定（参见Address FamilyNumbers部分）。

 

有类路由

有类路由不在路由更新中发送子网掩码。这意味着有类路由协议在具有真实子网掩码的充足信息的情况下，会假定有类IP边界，从而导致无法在每个有类IP网络中拥有多于一个子网掩码，或者即使掩码长度相同的情况下也通过不同的有类网络来分离子网。

所有的主机和路由器接口都有相同的子网掩码，这就是所谓的有类路由。

对于有类路由协议：RIPV1、IGRP（EIGRP、RIPV2、OSPF是无类路由）等。有类路由协议里只有IP地址，没有子网掩码。无线路由协议根据IP地址的具体值，按规定划分网络ID和主机ID。

有类路由（Classful Routing）规定，IP地址有五种分类：A, B, C, D, E.

- A类地址：前8位是0~126（127不可用）的IP地址。它们的网络地址是前8位，主机地址是后24位。

- B类地址：前8位是128~191的IP地址。它们的网络地址是前16位，主机地址是后16位。

- C类地址：前8位是192~223的IP地址。他们的网络地址是前24位，主机地址是后8位。

- D类和E类地址：前8位是224~255之间的地址。D类用于组播，E类用于科学实验。

 

 

ICMP

ICMP是（Internet Control Message Protocol）Internet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。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。

 

 

Ping

ping不仅仅是windows下的命令，在unix和linux下也有这个命令，ping只是一个通信协议，是ip协议的一部分，tcp/ip 协议的一部分，Ping 在Windows系下是自带的一个可执行命令。利用它可以检查网络是否能够连通，用好它可以很好地帮助我们分析判定网络故障。应用格式：Ping IP地址。该命令还可以加许多参数使用，具体是键入Ping按回车即可看到详细说明。