HCIA第一天课程笔记

计算机

1. 第一台计算机“ENIAC”的诞生1946年
2. 将机器语言转换为二进制语言
3. 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：进一步将编码转换为二进制语言

     介质访问控制层：控制物理层（硬件），二进制转换为电流法当给物理层

     物理层：电流的输入输出，CPU计算

1. 增加计算机工作效率的方法

1、升级硬件的配置

2、增加计算机的数量

对等网

对等网是采用分散管理的方式，网络中的每台计算机既作为客户又可作为服务器来工作，每个用户都管理自己机器上的资源。

主要特点：1、网络用户较少，适合人员少，应用网络较多的中小型企业

                  2、网络用户都处于同一片区域中

                  3、对于网络来说，网络安全不是最重要的问题

优点：网络成本低，网络配置和维护简单

缺点：网络性能低下，数据保密性差，文件管理分散，计算机资源占用大

网络扩大的方案

增大距离

增加节点

中继器 作为一个实际产品出现主要有两个原因：
　　第一，扩展网络距离，将衰减信号经过再生。
　　第二，实现粗同轴电缆以太网和细同轴电缆以太网的互连。
　　通过中继器虽然可以延长信号传输的距离、实现两个网段的互连。但并没有增加网络的可用带宽。

中继器一般只有两个端口，可以将多个网段连接成一个总线型拓扑结构；

集线器集线器实际上相当于多端口的中继器。集线器通常有8个、16个或24个等数量不等的接口。

　　集线器同样可以延长网络的通信距离，或连接物理结构不同的网络，但主要还是作为一个主机站点的汇聚点，将连接在集线器上各个接口上的主机联系起来使之可以互相通信。

功能上说集线器和中继器是一样的，都是用来延长网络信号的通信距离，集线器是中继器的升级版；

集线器最少都有8个端口，显然端口数量上远大于中继器

网络拓扑结构：

1、总线型

优点：信道利用率高，结构简单，成本低

缺点：同一时刻仅允许两台节点通讯

2、环型

优点：结构简单，增加和删除设备操作方便

缺点：当某个节点出现故障，会导致整张网络瘫痪

3、星型（目前最常用的拓扑结构）

优点：结构简单，连接方便，扩展性强

缺点：信道利用率不高，对中央节点要求高

4、网状型

优点：从节点到节点有多条路径可以选择，网络稳定，在广域网中

缺点：成本高，结构复杂

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地址表老化时间为5分钟

     洪泛：将数据包复制并进行转发，且转发的是除接收端口外的所有端口

     广播域：一个数据包洪泛的范围

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的转发

两种不同的通讯方式：

1、依靠交换机进行数据转发——同广播域转发

2、依靠路由器进行数据转发——跨广播域转发

IP地址——逻辑地址

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地址由网络位+主机位构成

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相同的网络位不同主机位，洪泛范围不同网络位不相同

掩码

掩码是用来判断IP地址的网络位的

由32位二进制组成，点分十进制表示。由连续的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。

网关

网关又称网间连接器，协议转换器，网关在网络层以上实现网络互连，是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。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。

网关工作在OSI参考模型的高三层，因此，并不使用冲突域、广播域的概念。网关主要用来进行高层协议之间的转换。

工作原理：先判断是否为同一个广播域，若为同一个广播域，则将数据发送给交换机，交换机进行洪泛或单波形式转发，若为不同的广播域，则将数据发送给路由器，然后由路由器在进行转发，等待目的主机接收该数据后在进行一次上述操作进行数据回复。

ARP协议

是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到局域网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。

工作原理：发送一个目的MAC全为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。

本地ARP缓存表老化时间为3分钟

ARP的分类：

正向ARP——通过IP地址获取MAC地址（网络中最常见）

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

TCP/IP协议栈

OSI七层模型：

1、应用层：人机交互的接口，自然语言转换为编码

2、表示层：将编码转换为二进制

3、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）

4、传输层：区分流量，定义数据传输方式。TCP/UDP

5、网络层：通过IP地址进行逻辑寻址（IP协议）

6、数据链路层：逻辑链路控制层——LLC

               介质访问控制层——MAC

7、物理层：定义一些物理特性（电器电压，接口规范）；传输比特流

控制层面：上三层

数据层面：下四层

报文封装与解封装：

封装：在网络中传输数据需要对其进行封装，也就是加入网络参考模型中各层对应的头部信息，这些头部信息的主要作用是用来帮助中间传输系统将数据传输到一个正确的目的地，它不是为了给接收方看的。每一层都把上层的协议包当成数据部分，加上自己的协议头部，组成自己的协议包。

封装原则：

①每一层在上一层数据前添加协议报头

②添加完协议报头的整体，就是该层的协议包

③每一层的协议包对于下一层来说就是上层数据（每一层的上层数据就是上层的协议包）

解封装：当数据到接收方那边时，他不关心这个数据是如何发送过来的，对接收方来说数据才是最重要的所以要对数据进行解封装，将封装的一些头部都去掉，与封装过程相反。

解封装原则：

①必须从底层往高层解封装

②解封装时，只有协议报头合理，才可以解封装。

③解封装一旦停止，数据就会被丢弃

④解封装由接收者触发，数据必须经过解封装才可以被接受

OSI参考模型的每一层的协议包（PDU）是什么 ：

应用层 （应用层协议数据单元）

表示层 （表示层协议数据单元）

会话层 （会话层协议数据单元）

传输层 （报文段）

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

代表设备：中继器，集线器

介质：同轴电缆

双绞线：屏蔽双绞线（STP）

非屏蔽双绞线（UTP）

光纤

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。

        双绞线线序：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

数据链路层

代表设备：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： 1、48位二进制组成，减号分十六进制表示

                                                 2、全网唯一

                                                 3、前24位（厂商ID）后24位（产品ID）

数据帧：数据帧的类型将决定数据如何传输  

               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：单波

                         广播：目的MAC全为F

                         组播：一对一组，特定的广播                       

网络层

IP地址分类：A类：网络位（8bit）主机位（24bit）

B类：网络位（16bit）主机位（16bit）

C类：网络位（24bit）主机位（8bit）

D类：组播

E类：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