八、路由 七、子网划分 六、掩码 五、IP地址 四、虚拟局域网 VLAN (Virtual Local Area Network) 三、CSMA/CD 三、OSI参考模型 二、网络设备 一、网络基础 一、网络基础 1、分组交换 分组交换技术是在1960年代末出现的，分组交换有DonaldDavies和保罗·巴兰在1960年发明。当时美国高级研究计划局（简称ARPA） 为实现远程计算机之间的信息交换，资助建设一个试验性的网络，该网络被称为ARPANET。ARPANET的主要研究成果之一就是开发 一种新的网络协议，在ARPANET网络上对话必须使用这种网络协议。该协议采用一种新的网络信息传输技术，这就是分组交换技术。 分组由一个用户数据和必要的地址等管理控制信息组成。应用分组交换模型最著名的就是互联网。 2、比特率 Bit rate 单位时间内传输或处理的比特数量。 规定使用特比每秒 bit/s 或者 pbs 单位换算： 1,000 bps=1 kbps=1,000 bit/s=0.97656 Kibi bit/s 1,000,000 bps=1 Mbps=1,000,000 bit/s= 0.95367 Mebi bit/s 1,000,000,000 bps=1 Gbps=1,000,000,000 bit/s=0.93132 Gibi bit/s 3、计算机网络物理拓扑结构 星型网 最常用的局域网结构 环形网 令牌环 Token-Ring 优先级。拿到令牌的主机有传输优先级。 总线网 4、网络传输媒体 有线传输 光纤 双绞线 同轴电缆 无线传输 卫星传输 红外线传输 无线电波 5、以太网 Ethernet 1970年，计算机局域网技术，是目前局域网使用最广泛的一种网络。 6、ARPANET internet网的前身，使用NCP网络控制协议 7、最大传输单元(Maximum Transmission Unit,MTU)。指一种通信协议的某一层上面所能通过的最大数据包大小（以字节为单位） 8、单工/双工/半双工 双工：两台通讯设备，允许双向的数据传输 半双工：允许双向车损书数据，但同一时间内只能单方向传输数据 全双工：允许两台通讯设备同时传输数据 单工：通讯双方中，只能沿一个方向传输数据 9、单播/多播/广播 广播(broadcast)：目的地为广播域中所有的通信设备 多播[组播](multicast)：目的地为网络中的一组设备 单播(unicast)：目的地为单一的地址 10、局域网 Local Area Network, LAN，又称内网。以太网（IEEE 802.3标准）是最常用的局域网组网方式。局域网采用广播的方式 通信。 11、广域网 wide Area Network，WAN，连接不同地区局域网。广域网通常采用点对点通信。 12、MAC地址 由12位16进制数组成，48位二进制数。唯一的一个序列 13、广播域/冲突域 冲突域：一台设备发送数据包，另一台设备也发送数据包，如果冲突，则这两台设备在同一个冲突域中。 广播域：一台设备向外发送广播包的时候，另一台设备收到广播包，则这两台设备在同一个广播域中。 二、网络设备 1、网卡(网络适配器) 1、网络接口控制器(network interface controller，NIC)。网卡属于计算机硬件，网卡允许计算机通过它进行与外界通信，其拥有 IP地址、MAC地址，属于OSI第一层物理层设备。 2、MAC地址由电器电子工程协会(IEEE)负责为网卡销售商分配唯一的MAC地址。 3、网卡通常可以达到100/1000/10000Mbps的传输速率。 2、中继器 将输入信号放大增强的设备。 3、路由器 router (3网络层) 提供数据包的路由和转发的功能，路由器工作在ISO第三层网络层，在很多场景中充当网关的角色 相对于交换机有路由最佳传输路线的功能;将数据从一个网络发送到另一个网络 可以连接至少两个网络; 隔断冲突域和广播域; 4、交换机 switch (数据链路层) 二层交换机：工作与OSI第二层。交换机只能连接两个网络。 三层交换机：工作与第三层网络，具有一定的路由功能。 工作流程：交换机内部有内存空间，当有数据帧经过交换机发送时，它会学习并记忆数据传输的路径，当下一次传输时， 就不需要泛洪式的广播传输，变成点对点的传输。[全双工模式工作]。交换机能够解决冲突域的问题。 5、集线器 Hub (物理层) 工作于ISO的物理层。放大电信号的设备。具有侦测碰撞、避免阻塞的功能。共享带宽，半双工。不能解决冲突域的问题 6、网络线缆 双绞线 Twisted-Pair 屏蔽双绞线(STP)、非屏蔽双绞线(UTP) RJ-45接头、RJ-11 电话接头 屏蔽双绞线 比 非屏蔽双绞线 多一层金属保护层 线序：1 2 3 4 5 6 7 8 (T568B标准) 橙白、[橙]、绿白、[蓝]、蓝白、[绿]、棕白、[棕] 100M 12/36两组 1000M 12/36/45/78三组 同轴电缆 Coaxial 光纤 Fiber-Optic FC Ferrule Connector圆型带螺纹(配线架上用的最多） SC Snap-in Connector卡接式方型（路由器交换机上用的最多） 1|2 发送数据 3|6 接受数据 三、OSI参考模型 开放式系统互联通信参考模型(Open System Interconnection Reference Model),OSI参考模型是一种概念模型。由国际标准化组织 ISO提出。它并没有提供一种实现的方法，而是一种参考的概念模型。 7 应用层 应用层直接给应用程序提供接口，并提供服务 6 表示层 数据的表现形式。数据处理{免密、解密、编码}、数据语法转换 5 会话层 会话管理 4 传输层 传输层通过传输层协议的编程接口传递给应用程序接口。 [报文段 segment] {可靠性、流量控制、拥塞避免、多路复用}常用协议：TCP、UDP、SPX、NetBIOS(NetBIOS) 3 网络层 路由寻址功能。通过IP地址唯一表示网络设备，依靠IP地址进行通信。 [数据包 packet] 2 数据链路层 在同一个网络中仅通过数据链路层就可以通信，也有错误检测和修正的功能。数据传输单位为 [帧 frame ] 1 物理层 电气信号。数据传输单元是 [比特 bit] 1、数据链路层 在以太网数据链路层的数据单位是以太帧。帧中包含了源MAC地址和目的MAC地址，在一个局域网，通过物理层和数据链路层， 就可以进行通信。 IEEE 802.3 以太网国际标准 前导码 帧开始符 MAC目标地址 MAC源地址 [802.1Q标签 (可选)] 以太类型 负载 冗余校验 [帧间距] 10101010 7个octet 10101011 1个octet 6 octets 6 octets [4 octets] 2 octets 46–1500 4 octets [12 octets] 以太网帧的大小范围是72~1526字节 2、网络层 IP协议 (网络层早期的协议为ipx) 网络层传输的数据单元是Packet数据包，也叫分组。数据包中含有源地址IP和目的地址IP，如果通信双方不在一个局域网内， 则通信需要通过是网络层进行。 网络层功能： 1、屏蔽网络差异，提供透明传输 2、为网络间通信提供路由选择 3、数据包的封装和解封装 4、拥塞控制 4、传输层 TCP UDP TCP协议工作于传输层，TCP协议的面向连接的，通信之前要先建立连接。传输层传输的数据单元的报文段。形式是 端对端、点对点。 三、CSMA/CD 冲突检测的载波侦听多路访问 载波侦听多路访问工作于ISO模型的数据链路层。 载波侦听：发送帧之前，进行侦听，如果线路空闲，则进行发送 多路访问：一个设备发送的帧能被多个设备接收 四、虚拟局域网 VLAN (Virtual Local Area Network) 对局域网内的设备进行逻辑上的分组管理。能够有效的避免数据包拥塞问题和提高数据安全。VLAN能够将广播控制在一个VLAN内。 VLAN的实现原理和方式： 1、直接在物理层对交换机的端口进行划分 2、在数据链路层对根据MAC地址划分 3、网络层，以IP地址为基础，划分出IP子网。但有一个缺点是降低了交换机的接受和分派数据包的效率 五、IP地址 格式：* . * . * . * 点分十进制：32位：网络地址：主机地址 主机为全为0表示：网络地址 主机位全为1表示：广播地址 A类 子网掩码：255.0.0.0 表示网络：0 000 0000 - 0 111 1111 即 1-126 8位二进制中首位为0，127用于回环地址。 B类 子网掩码：255.255.0.0 表示网络：10 00 0000 - 10 11 1111 即128-191 C类 子网掩码：255.255.255.0 表示网络：110 0 0000 - 110 1 1111 即192-223 私有地址 A类：10.0.0.0/8 10.255.255.255 B类：172.16.0.0/16 172.31.0.0/16 C类：192.168.0.0/24 192.168.255.0/24 A类地址中，网络位全为1表示回环地址，网络位全为0表示未知地址，任意网络 [0~127].X.X.X 实际可用：[1~126].X.X.X [128~191].[0~255].X.X [192~255].[0~255].[0~255].X 六、掩码 1、子网掩码 32位二进制数。与IP地址按位对应，网络地址位上全为1，主机地址全为0，即为子网掩码。 2、CIDR 表示法：IP/网络ID位 192.169.1.100/22 3、掩码/网络地址/主机数 计算 1、202.110.200.100/26 1、202.110.200.11000000 -> 子网掩码为：255.255.255.192 2、网络中的IP数为：2^6-2=62 3、网络地址=IP地址与子网掩码相与 2、188.200.123.100/13 1、188.11111100.123.100 -> 子网掩码：255.248.0.0 2、网络中的IP数为：2^19-2=524286 3、网络地址 IP地址： 188.11001000.1111011.1100100 掩码： 255.11111000.0.0 网络地址： 188.11001 000.0.0 -> 188.200.0.0 4、IP地址范围 最小ip地址：188.11001 000.0.00000001 -> 188.200.0.1 最大ip地址：188.11001 111.255.11111110 -> 188.207.255.254 4、当主机向其他机器通信时，它先会自己的子网掩码与目标机器的IP相与求的网络地址，如果在一个网络，则进行 通信，否则交给路由。 5、可能子网掩码 128 192 224 240 248 252 254 255 4、子网划分 1、原理：在现有的网络地址位的基础上，向主机地址位借位，同时，网络位变多，主机位变少 2、示例 100.200.123.200/8 1、划分出8个子网(向主机位借3位) 100.000 00000.0.0 100.0.0.0 100.001 00000.0.0 100.32.0.0 100.010 00000.0.0 100.64.0.0 100.011 00000.0.0 100.96.0.0 100.100 00000.0.0 100.128.0.0 100.101 00000.0.0 100.160.0.0 100.110 00000.0.0 100.192.0.0 100.111 00000.0.0 100.224.0.0 2、每个子网的子网掩码 100.0.0.0 255.255.0.0 100.32.0.0 255.32.0.0 100.64.0.0 255.64.0.0 100.96.0.0 255.96.0.0 100.128.0.0 255.128.0.0 100.160.0.0 255.160.0.0 100.192.0.0 255.192.0.0 100.224.0.0 255.224.0.0 3、每个子网中有多少个IP 2097152-2 4、最小的子网中的最小IP和最大IP 网络地址 网络地址 最小IP 最大IP 100.000 00000.0.0 100.0.0.0 100.0.0.1 100.31.255.254 100.001 00000.0.0 100.32.0.0 100.32.0.1 100.63.255.254 100.010 00000.0.0 100.64.0.0 100.64.0.1 100.95.255.254 100.011 00000.0.0 100.96.0.0 100.96.0.1 100.127.255.254 100.100 00000.0.0 100.128.0.0 100.128.0.1 100.159.255.254 100.101 00000.0.0 100.160.0.0 100.160.0.1 100.191.255.254 100.110 00000.0.0 100.192.0.0 100.192.0.1 100.223.255.254 3、超网划分 将小网络合并成一个大网络。 八、路由 网络路由：一个在网络中有特定网络ID的路由（路径） 主机路由：一个有特定网络地址（网络ID和主机ID）的路由。主机路由允许智能化的路由选择。主机路由通常用于 创建用于控制和优化特定网络通信的定制路由。 默认路由：一个当别的路由在路由表中未被找到的时候使用的路由。如果一个路由器或终端系统（如装有Microsoft Windows和Linux的个人电脑），找不到到达目的地的路由时就会使用默认路由。 直连路由：本主机接口IP即为直连路由的网关 非直连路由：与主机不在同一个网络内，即离它最近的路由器上的的临近本主机的接口IP为网关 Kernel IP routing table Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface 0.0.0.0 172.18.0.1 0.0.0.0 UG 100 0 0 ens33 # 默认路由 172.18.0.0 0.0.0.0 255.255.0.0 U 100 0 0 ens33 # 直连路由 160.200.240.0/20 继续划分出32个子网 160.200.1111 0000.0 000 0000 1 255.255.255.128 2 2^7-2=126 3 160.200.240.0/25 小 160.200.255.128/25 大 4 160.200.255.128/25 160.200.255.129/25 160.200.255.254/25