HCIA-Datacom 第一章-数据通信网络基础

一、数据通信网络基础

1.1 通信与网络

通信：是指通过某种媒介和行为，在人与人、人与物、物与物之间进行信息传递的过程
网络通信：是指终端设备之间通过计算机网络进行的通信

1.2 信息传递过程：

计算机产生数据，进行封装变成数据报文交给网关，网络路由器将报文通过互联网转发给目的网络的网关，目的网关路由器收到报文后，将数据报文转发给目的计算机进行解封装拿到数据

常见术语

数据载荷：计算机网络中传输的实际数据，就是需要传输的信息
报文：网络中交换与传输的数据单元
头部：在数据载荷的前面添加的信息段
尾部：在数据载荷的后面添加的信息段
封装：将数据载荷添加头部和尾部，形成新的报文过程
解封装：将封装后的报文去掉头部和尾部，提取数据载荷的过程
网关：提供协议转换、路由选择、数据交换等功能的网络设备
路由器：为报文选择传递路径的网络设备
终端设备：数据通信系统的端设备，作为数据载荷的发送者或接收者

数据通信网络的基本概念

数据通信基本设备：交换机（SW）、路由器（AR）、防火墙（FW）、无线控制器（AC）、无线接入点（AP）、电脑（PC）等
交换机：接入层设备，用于终端用户接入网络、对数据帧进行交换等。可以实现数据帧的交换、终端用户设备的接入、基本的接入安全功能、二层链路的冗余等。
路由器：网络层设备，根据所收到的报文的目的地址选择一条合适的路径，将报文传送到下一个路由器或目的地，路径中最后的路由器负责将报文送交目的主机。
防火墙：网络安全设备，出口层设备，用于控制两个网络之间的安全通信。通过监测、限制、更改跨越防火墙的数据流，尽可能地对外部屏蔽网络内部的信息、结构和运行状况，以此来实现对网络的安全保护。
无线控制器（AC）：一般位于整个网络的汇聚层，提供高速、安全、可靠的WLAN业务。提供大容量、高性能、高可靠性、易安装、易维护的无线数据控制业务，具有组网灵活、绿色节能等优势
无线接入点（AP）：一般支持FAT AP、FIT AP和云管理工作模式，根据网络规划的需求，可以灵活地在各种模式下切换。

1.3 网络类型与网络拓扑

网络类型

局域网（LAN）：覆盖范围一般在几公里之内；主要作用是把分布距离较近 (如: 有一个家庭内、一座或几座大楼内、一个校园内，等等) 的若干终端电脑连接起来

• 基本特点：
  • 覆盖范围一般在几公里之内；
  • 主要作用是把分布距离较近 (如: 有一个家庭内、一座或几座大楼内、一个校园内，等等) 的若干终端电脑连接起来。
• 使用技术：以太网、Wi-Fi等。
  城域网（MAN）：覆盖范围一般在几公里到几十公里；主要作用是将同一城市内不同地点的主机、数据库以及局域网等连接起来
• 基本特点：
  • 城域网是较大型的局域网，需要的成本较高，但可以提供更快的传输速率。它改进了局域网中的传输介质，扩大了局域网的访问范围，范围可以包含一个大学校园或城市；
  • 主要作用是将同一城市内不同地点的主机、数据库以及局域网等连接起来； 与广域网作用相似，但实现方式和性能不同。
• 使用技术：基于大型的局域网，与局域网技术相似，如：以太网 (10Gbps/100Gbps)、WiMAX (全球互通微波访问)。

广域网（WAN）：覆盖范围一般在几十公里以上；主要作用是把分布较远 (如: 跨越城市、跨越国家， 等等) 的若干局域网或城域网连接起来

• 基本特点：
  • 覆盖范围一般在几公里以上，可大至几十、几百或几千公里；
  • 主要作用是把分布较远 (如: 跨越城市、跨越国家， 等等) 的若干局域网或城域网连接起来；
  • 会用到电信运营商的通信线路。
• 使用技术：HDLC、PPP等。

网络拓扑

网络拓扑（Network Topology）：指用传输介质（例如双绞线、光纤等）互连各种设备（例如计算机终端、路由器、交换机等）所呈现的结构化布局。

网络拓扑形态

星型网络：所有节点通过一个中心节点连接在一起。

• 优点：容易在网络中增加新的节点。通信数据必须经过中心节点中转，易于实现网络监控。
• 缺点：中心节点的故障会影响到整个网络的通信。

总线型网络：所有节点通过一条总线（如同轴电缆）连接在一起。

• 优点：安装简便，节省线缆。某一节点的故障一般不会影响到整个网络的通信。
• 缺点：总线故障会影响到整个网络的通信。某一节点发出的信息可以被所有其他节点收到，安全性低。

环型网络：所有节点连成一个封闭的环形。

• 优点：节省线缆。
• 缺点：增加新的节点比较麻烦，必须先中断原来的环，才能插入新节点以形成新环。

树型网络：树型结构实际上是一种层次化的星型结构。

• 优点：能够快速将多个星型网络连接在一起，易于扩充网络规模。
• 缺点：层级越高的节点故障导致的网络问题越严重。

全网状网络：所有节点都通过线缆两两互联。

• 优点：具有高可靠性和高通信效率。
• 缺点：每个节点都需要大量的物理端口，同时还需要大量的互连线缆。成本高，不易扩展。

部分网状网络：只是重点节点之间才两两互连。

• 优点：成本低于全网状网络。
• 缺点：可靠性比全网状网络有所降低。