计算机网络的概述
计算机
1946
年
机器语言
----
二进制语言
计算机的功能性计算
应用层:人机交互的接口,自然语言
--->
编码
----->
机器语言
表示层:进一步将编码
--->
二进制语言
介质访问控制层:控制物理层(硬件),二进制转换为电流发放给物理层
物理层:电流的输入输出,
CPU
计算
1
、升级硬件配置
2
、增加计算机数量
对等网
网络扩大方案
增大距离
想要延长传输距离,需要克服两点因素
信号失真
信号衰弱
中继器
需要外接电源
不能无限制增加中继器
增加节点
网络拓扑结构
总线型:由一条多芯的线缆向四周延伸,连接各个节点

优点:信道的利用率高,结构简单,成本低
缺点:同一时刻仅允许两台节点通讯
环型:由节点与节点连接的线路组成一个闭合的环

优点:结构简单,增加和删除设备操作方便
缺点:当某个节点或线缆出现故障,会导致整张网络瘫痪
星型:由中央节点和通过链路与中央节点相连的节点组成

优点:结构简单,连接方便,扩展性强。
星型拓扑也是现在最常用的拓扑结构
。
缺点:信道利用率不高,对中央节点要求高。
网状(全连接):就是星型拓扑的扩展

优点:从节点到节点有多条路径可选,网络稳定。在广域网中。
缺点:成本高,结构复杂
集线器(
HUB
)
纯物理层设备
缺点
安全
延时问题
地址:
MAC
地址,是有
48
位二进制组成的,减号分十六进制
冲突问题:
CSMA/CD
机制
----
载波侦听多路访问
/
冲突检测机制(先听后发、边听边
发、冲突停发、随机延迟后重发)
冲突域
:连接在同一导线上的所有工作站的集合。
网络扩大需求
完全没有冲突
无限距离传输
单播传输(一对一发送数据)
网桥
将电流转换为二进制数据。并且将二进制数据存储在设备内存中,会重新生成新的电信号进行发
送
交换机
---
网桥的升级版
二层设备
交换机可以识别
MAC
地址。
MAC
地址表(
MAC
地址、端口号),
MAC
地址表的老化时间
--->5min
洪泛:指的是将数据包复制进行转发,且转发的是除接收端口以外的所有端口。
广播域
:一个数据包的洪泛范围。可以用路由器的接口计数

路由器
隔离广播域
路由器的每一个接口都是一个独立的广播域。
转发数据
基于路由表进行数据转发
由于我们路由器的产生,我们通讯被分为了两种
依靠交换机进行数据转发
---
同广播域转发
依靠路由器进行数据转发
---
跨广播域转发
IP
地址
----
逻辑地址
IP
地址有两种
IPv4
:
32
位二进制组成,约
42
亿,点分十进制(
192.168.1.1
)
IPv6
:
128
位二进制组成,冒号分十六进制
IP
地址分为两部分,分别是
网络位
+
主机位
网络位:表示该
IP
所在的网段
主机位:表示主机编号
一般洪泛范围相同的使用同一个网络位不同主机位。不同洪泛范围网络位不能相同。

192.168.1.1
11000000.10101000.00000001.00000001
128+64+0+0+0+0+0+0=192
128+0+32+0+8+0+0+0=168
二进制
IP
转换为十进制
IP
10101011.01000100.10000001.00000001
掩码
掩码是用来判断
IP
地址的网络位的
32
位二进制组成,并且使用点分十进制表示。
是连续的
1+
连续的
0
组成
。
掩码的每一位比特位都与
IP
相对应,其中
掩码的
1
所对应的
IP
地址中的比特位即为网络位
。
192.168.1.1
11000000.10101000.00000001.00000001
128+64+0+0+0+0+0+0=192
128+0+32+0+8+0+0+0=168
二进制
IP
转换为十进制
IP
10101011.01000100.10000001.00000001
11000000.10101000.00000001.00000001===192.168.1.1
11111111.11111111.11111111.00000000===255.255.255.0 192.168.1.1/24
11000000.10101000.00000001.00000001
11111111.11111111.11111110.00000000
位运算:两者为
1
则结果为
1
;两者不同或两者均为
0
则结果为
0
。
11000000.10101000.0000000 0.00000000
网关
指的是路由器与该广播域所连的接口,而这个接口所配置的
IP
地址则为网关
IP
。
1.
判断是否是同一个广播域
2.
若为同一广播域,则将数据发送给交换机,由交换机进行洪泛或单播形式转发
3.
若为不同广播域,则将数据发送给路由器,即网关
IP
所在设备,再由路由器进行转发
4.
目的主机接收该数据后,重复上三步过程进行数据回复。

ARP
协议
根据已知的地址来获取与其对应的另一种地址
工作原理
目的
MAC
为全
F
的数据包,被称为广播数据包。广播数据包会被所有设备接收。
ARP
请求包
/ARP
应答包
本地
ARP
缓存表(老化时间
---180s
)
windows
端如何查看(
arp -a
)
ARP
分类
正向
ARP-----
通过
IP
地址获取
MAC
地址(网络中最常见的)
反向
ARP-----
通过
MAC
地址获取
IP
地址
免费
ARP-----
冲突检测和自我介绍使用
逆向
ARP-----
存在于帧中继网络,用于获取
IP
地址
代理
ARP-----
由网关设备代替主机查询
MAC
地址
免费ARP 工作原理 不知道MAC问MAC
全F广播帧 交换机看到后直接洪范
192.168.1.1 192.168.1.254
AAAAAAA FFFFFFF
回的包为192.168.1.254 192.168.1.1
QQQQQQQQ AAAAAAA
TCP/IP
协议栈
OSI
七层模型
开放式系统互联模型,参考模型。由国际标准化组织
ISO
提出的。
应用层:人机交互的接口,自然语言
--->
编码
表示层:将编码
--->
二进制
会话层:针对传输的每一种数据建立一条连接(防止不同数据之间相互干扰)
控制层面:上三层
数据层面:下四层
传输层:区分流量、定义数据传输方式。
TCP/UDP
网络层:通过
IP
地址进行逻辑寻址(
IP
协议)
数据链路层:两个子层。逻辑链路控制层
---LLC
、介质访问控制层
---MAC
物理层:定义了一些物理特性(电气电压、接口规范);传输比特流

PDU
协议数据单元
-----
数据在不同层面的表现形式
上三层
----
数据
传输层
----
数据段
网络层
----
数据包
数据链路层
----
数据帧
物理层
----
比特流
TCP/IP
物理层
规定一些物理特性(数据传输速率、传输模式、网络拓扑等、电气电压)
代表设备:中继器、集线器
介质
同轴电缆:早期使用
两种标准
传输速率相同,都为
10Mbps
传输距离不同,
500m
和
185m
双绞线

屏蔽双绞线(
STP
)、非屏蔽双绞线(
UTP
)
类型:
1
、
2
、
3
、
4
、
5
、超
5
、
6
、超
6
、
7
光纤
进行光信号传输
10Mbps---100Gbps
单模(
1310
)、多模(
850
)
双工模式
半双工:通信双方都能发送和接收数据,但是不能同时进行
全双工:通信双方都能发送和接收数据,但是可以同时进行
同一物理链路连接的设备双工模式必须相同
。
线序
----
双绞线
网线:双绞线
+RJ-45
水晶头组成
线序一般分为两种
568A
:绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕
568B
:橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕
直连线与交叉线
直连线
:两端线序均为
568B
,一般用于不同设备间连接
交叉线:一端
568B
,一端
568A
,一般用于相同设备连接
数据链路层
典型设备:交换机、网桥
链路类型
局域网
----
以太网
广域网
----PPP
、
HDLC
、
FR
二层物理地址
---MAC
地址
48
位二进制组成,减号分十六进制表示
全网唯一
分成两个部分
前
24
位:厂商
---
厂商
ID
后
24
位:表示产品
ID
数据帧
数据帧的类型将决定数据将如何传输
一种
IEEE802.3
帧格式、
Ethernet_
Ⅱ帧
格式
由目的
MAC
、源
MAC
、类型字段、数据、帧校验序列组成
帧的发送方式
单播
广播:目的
MAC
全
F
组播:一对一组,特定的广播
网络层
网络层有一个重要东西叫做
IP
地址
逻辑寻址
IP
地址有类分址
ABC类为单波
D类为组播
E保留
特殊地址
无效地址:
0.X.X.X
;
0.0.0.0
(代表所有的网络)
本地测试地址(环回地址):
127.X.X.X
本地链路地址:
169.254.0.0/16
广播地址:全
1
;
255.255.255.255
定向广播地址:主机位全
1
;
192.168.1.255/24
网段:主机位全
0
;
X.X.X.0/24
、
X.X.0.0/16
、
X.0.0.0/8
私有地址
A
类:一个网段
:10.0.0.0/8
10.0.0.0-10.255.255.255
B
类:十六个
172.16.0.0-172.31.255.255
C
类:
256
个
192.168.0.0-192.168.255.255
公有地址
除私有地址与特殊地址外,均为公有地址
具有全球唯一性