计算机网络 - 基础介绍

数据网络基础概念介绍：

  1. 什么是数据网络：
    • 数据网络的主要作用是：实现各个业务部件的相互通信
  2. 什么是网络工程：
    • 根据客户需求及环境因素，为客户的网络进行规划、设计、实施、调试、排错、培训等进行的一系列工作
  3. 数据通讯的基本条件：
    1. 物理条件：具有传输介质，既有发送与接收数据硬件设备
      1. 传输介质：网线、光纤线、无线信号
      2. 网卡设备：
        • 将数据信息（二进制信息）可以转换为电信号/光信号/电波–>发送
        • 将电信号/光信号/电波可以转换为数据信息（二进制信息）–>接收
    2. 逻辑条件：需要构建数据包，以及数据传输的协议标准
      1. 构建数据包：规则方式–基于OSI 7层模型
      2. 协议指定：遵循什么方式传递数据 – 通讯协议 – HTTP – HTML语言
      3. 协商过程：传输数据速率是多少（100Mbps—每秒传输或接收）

数据通讯网络原理介绍：

  1. 数据通讯硬件设备介绍：
    1. 需要地址表示：mac 和 ip
    2. 集成器：
      • 所有接口都处于一个冲突域当中，无法解决冲突（几乎已淘汰）
    3. 交换机：
      • 能解决数据传递冲突，因为交换机上每一个接口都表示一个独立冲突区域，无法解决数据广播对系统应能影响 – 广播风暴
    4. 路由器：
      • 可以隔离广播包传递，从而可以解决广播风暴，并且可以实现不同局域网之间通讯，实现通讯需要借助IP地址（网络标识+主机标识）配合路由实现数据传递通讯
  2. 网络拓扑结构介绍：
    1. 核心层：（路由器/防火墙）
      • 核心层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输，骨干层设计任务的重点通常是冗余能力，可靠性和高速的传输
    2. 汇聚层：（三层交换机–接口数量多 性能多 路由功能）
      • 可以实现数据汇总，对汇总数据进行管理控制
    3. 接入层：（PC设备 计算机）
      • 可以实现直接和终端设备连接/安全配置
    4. 网络大致规划为三个类型：
      • 局域网：
        • 本地私有的一个网络范围，如果是一个规模比较大的局域网，也会成为一个园区网
      • 城域网：
        • 如果一个网络的覆盖面积达到了一个城市，就可以成为城域网
      • 广域网：
        • 如果覆盖面积达到了全国或者全球，就称为广域网，全球最大的广域网就是Internet互联网

网络层次模型概念介绍：（OSI）

  1. OSI层次模型的概念：

    • open system interconnect开放系统互联参考模型，是由ISO（国际标准化组织）定义的，是个灵活的、稳健的、可互操作的模型

  2. OSI层次模型的作用：

    • 规范不同系统的互联标准，使两个不同的系统能够较容易的通信，而不需要改变底层的硬件或软件的逻辑

  3. OSI层次模型的组成：

    1. OSI把网络按照层次分为7层，由下而上分别为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
    2. 每个层次对应了相应的标准或者协议

  4. OSI与TCP/IP模型对照：

    OSI

网络层次模型各层次作用：

  1. 应用层介绍说明：

    制定软件开发接口标准，使各种软件能够控制网络服务实现通讯

  2. 表示层介绍说明：

    制定编码，加解密，压缩数据标准

  3. 会话层介绍说明：

    控制主机与主机是否建立会话或者断开会话

  4. 传输层介绍说明：

    1. 可以保证数据传输可靠性-TCP
    2. 保证数据传输效率-UDP

  5. 网络层介绍说明：

    可以实现不同网络之间数据相互传递数据（路由协议–>静态/动态）

  6. 数据链路层介绍说明：

    可以实现在一个网络内部主机之间数据传递

  7. 物理层介绍说明：

    统一一些硬件设备制作工艺标准（网线等）

网络层次模型通讯原理：（数据包）

数据包

DoD（TCP/IP）模型概念介绍说明：

  1. 模型组成部分介绍：

    OSI

  2. 模型涉及常用网络协议介绍：

    1. 应用层协议概念：（不再是IOS模型里面的应用层，是DoD模型）

      应用层

TCP/UDP协议概念介绍：（传输层）

  1. 协议概念特点介绍说明：
    1. TCP协议介绍：
      • TCP协议是：传输控制协议 – 属于面向连接网络协议（可靠性）
      • 应用场景：文件数据信息传输（文件、邮件）
      • 特点：面向连接、仅支持单播传输、面向字节流、可靠传输、提供拥塞控制、提供全双工通信
    2. UDP协议介绍：
      • UDP协议是：用户报文协议 – 属于无连接网络协议（不可靠型、追求效率）
      • UDP应用场景：视频、语音、DNS通讯过程
      • 特点：面向无连接、有单播/多播/广播的功能、UDP是面向报文的、不可靠性
  2. 协议报文结构简述介绍：
    1. tcp报文结构：
      • 源端口
        • 字段说明：占用16bit，即2字节
        • 表示网络访问来源处的端口号，即指定了发送端的端口
      • 目的端口
        • 字段说明：占用16bit，即2字节
        • 表示网络访问来目的处的端口号，即指定了接收端的端口
      • 序号
        • 字段说明：占用32bit，即4字节
        • 有效拆分和组成数据包
      • 确认号
        • 字段说明：占用32bit，即4字节
        • 进行发送数据包顺序确认，告知发送端下一次需要发送包的序号信息
      • 控制字段
        • syn：请求建立连接
        • fin：请求断开连接
        • ack：确认控制字段
    2. udp报文结构：
      • 没有任何确认信息，不可靠，传输速率快
  3. TCP三次握手过程介绍：（建立）
    1. A主机向B主机发送TCP数据报文，报文中含有syn控制字段，表示请求建立连接
    2. B主机向A主机发送TCP数据报文，报文中含有syn与ack字段，表示确认+请求建立连接
    3. A主机向B主机发送TCP数据报文，报文中含有ack控制字段，表示确认连接
    4. 至此链路被打通，可以进行数据信息可靠传递
  4. TCP四次挥手过程介绍：（断开）
    1. A主机向B主机发送TCP数据报文，报文中含有fin控制字段，表示请求断开连接
    2. B主机向A主机发送TCP数据报文，报文中含有ack控制字段，表示确认
    3. B主机向A主机发送TCP数据报文，报文中含有fin+ack控制字段，表示确认与断开连接
    4. A主机向B主机发送TCP数据报文，报文中含有ack控制字段，表示确认
    5. 至此链路被释放，通讯过程结束，要想再次进行通讯，需要三次握手

ARP协议概念介绍：（网络层）

  1. ARP协议介绍：
    • 即地址解析协议，用于实现从IP地址到MAC地址的映射，即询问目标IP对应的MAC地址，实现数据完整封装过程，避免广播包的产生
    • 借助ARP协议可以实现数据完整封装过程
  2. ARP协议工作原理：
    • 利用ARP协议原理发送ARP请求包
    • 目标主机对ARP请求包进行响应：告知对端自己的mac地址信息
    • 源主机接收到ARP响应包，会构建ARP信息表
    • 在发送数据信息时，会根据ARP表中IP与Mac地址映射的关系，进行数据完整封装过程
    • 实现数据局域网传递过程
  3. 静态ARP：
    • 手工配置/程序自动配置，不会发生改变更新
    • 应用场景：数据中心IDC机房，保证数据中心网络安全性
  4. 动态ARP：
    • 自动获取，会定期改变更新
    • 应用场景：办公网络环境，主机信息变更可以实现正常通讯
  5. 网络常用测试命令介绍：
    • ping：借助ICNP通讯协议，对目标主机进行链路测试
    • Traceroute（Tracert）：追踪数据包传输路径信息

IP地址介绍：

  1. IP地址概念：

    • IP地址由32位组成，划分为4组，每8位为一组
    • IP地址是由两个部分组成：网络标识（网络地址）+主机标识（主机地址）

  2. IP地址的类别介绍：

    1. IP地址按照使用范围分类：

      • A类：1.0.0.0到126.0.0.0（0.0.0.0和127.0.0.0保留）

        做到极致是1.0.0.1~126.255.255.255

        127.0.0.1 回环测试地址

      • B类：128.0.0.0到191.254.0.0（128.0.0.0和191.255.0.0保留）

        做到极致是128.0.0.1~191.254.255.255

      • C类（最常用）：192.0.1.0到223.255.254.0（192.0.0.0和223.255.255.0）

        做到极致是192.0.1.1~223.255.254.255

      • D类：224.0.0.0到239.255.255.255（用于多点广播）

    2. IP地址按照用途方式分类：

      1. 私网地址：可以在不同局域网重复使用，地址网络标识信息不能出现在互联网路由表中
      2. 公网地址：全球唯一，地址网络标识信息可以出现在互联网路由表中

    3. IP地址按照通讯方式分类：

      1. 单播地址：网卡可以配置地址，实现点到点通讯过程
      2. 组播地址：D类地址为组播地址，只能网络内部分主机传递消息
      3. 广播地址：实现广播数据信息

  3. IP地址的类型：

    1. 主机标识地址：网卡上实际配置地址，去除广播地址和网络标识
    2. 广播地址信息：主机位全为1的地址，如192.168.1.255
    3. 网络标识地址：主机位全为0的地址，如192.168.1.0

  4. 子网掩码：

    • 可以利用掩码信息告知系统，IP地址网络标识部分和主机标识部分
    • 子网掩码为32bits，与32bits的IP地址一一对应，掩码中为1的位对应IP地址中的网络位，掩码中为0的位对应IP地址中主机位
    • 如：IP地址192.168.1.2，子网掩码255.255.255.0或24（因为有24个1,255可以为二进制表示为8个1）C类

DNS域名解析原理介绍：

  1. DNS域名

常用命令：

  1. 命令后面+？用于查看有什么参数
  2. 利用tab键做命令补全功能
  3. Ctrl+Shift+6 用于中断，如ping或traceroute之类的

路由器介绍：

  1. 路由器的作用：是指定数据包经过路径信息

  2. 路由表信息的来源：

    1. 直连路由：路由器网卡上配置地址网段就是直连路由
    2. 静态路由：手工定义添加的路由信息
    3. 动态路由：采用相互学习过程生成路由条目

  3. 路由管理距离概念：主要用于进行不同路由协议配置选路，管理距离越小越优先

  4. 路由汇总：

    • 作用：可以减少路由表中的条目信息
    • 缺陷：有可能包含的信息过于多，不能灵活控制每个路由条目
    • 解决方式：ACL/route-map

  5. 静态路由：

    1. 概述：手工定义添加的路由信息
    2. 配置方法：ip route 目标网段 下一跳地址或接口信息
    3. 静态默认路由：简化路由配置：ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 下一跳地址信息

  6. 动态路由：

    1. 概述：相互学习路由条目信息

    2. 动态路由可以自动识别网络拓扑结构变更，自动更改路由表信息，不需要人为参与

    3. 动态路由协议分类：

      • 按工作区域分类：
        • 内部网关动态路由：IGP
        • 外部网关动态路由：EGP
      • 按通讯原理分类：
        • 距离矢量路由协议：根据去往目标地址跳数决定选路原则（RIP–30秒更新一次）
        • 链路状态路由协议：根据链路状态信息决定选路原理（OSPF）

    4. 动态路由协议-RIP：

      • 距离矢量路由协议概述：路由条目信息完全通过互联路由器进行传递告知

      • 距离矢量路由协议特点：只传输路由信息，不传输链路状态信息，根据跳数metric进行选路

      • 路由收敛过程：实现多个路由器之间路由表信息同步

      • RIP路由协议分类：RIPv1、RIPv2(常用)

      • RIP路由协议选路：根据metric数值进行选路，利用跳数计算metric

      • 开启rip路由协议功能：no router rip

      • 宣告自己直连路由信息：

        • network network-number
        • network 192.168.1.1

      • 更改rip路由版本：version 1/2

        RIP

    5. 动态路由协议-OSPF：

      • 链路状态路由协议工作机制：构建邻居关系（邻居表）–构建链路拓扑关系（借助LSA信息-链路拓扑表）—借助SPF算法选择最优路径（路由表）
      • 路由器标识符概念：表示OSPF区域中每个主机标识信息，便于利用标识信息构建邻居关系
      • loopback接口：环回接口（逻辑接口）
      • loopback接口作用：管理接口、测试接口
      • 路由器选路开销概念：用于进行选路

    6. 动态路由协议相关表：

      • 邻居表：需要先构建领接关系，生成邻居表
      • 拓扑表：生成去往目标的所有路径条目信息
      • 路由表：借助cost开销选择最短路由生成由条目

参考链接：