流云三儿的笔记之H3CNE—–理论简记01

本博客完全按照自身所参加课程进行的H3CNE笔记整理：

学习目标：

掌握OSI参考模型与TCP/IP模型
掌握局域网原理与常用协议
了解广域网原理与常用协议
掌握IP协议原理
掌握TCP与UDP协议特点

什么是计算机网络

官方定义：

计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
简洁回答：计算机网络是一组自治计算机互连的集合。

计算机网络的演进

PSTN（主机互连）–>局域网–> 互联网（LAN\WAN）–>因特网（ISP\典型局域网）

局域网、城域网和广域网

局域网：几千米内，使用某种介质互联的终端集合
城域网：超大型局域网
广域网：穿行网络

网络拓扑

网络拓扑(Network Topology)结构是指用传输介质互连各种设备的物理布局。指构成网络的成员间特定的物理的即真实的、或者逻辑的即虚拟的排列方式
（1）几种类型：
总线型：结构简单、成本低廉；只适合小型网络、一坏全坏，现在已经基本淘汰。
星型：（华夏用来替代总线型）从核心节点配置其他节点。核心节点压力大，单点故障。
树型：星型基础上多分支扩展。
环形：稳定性高，但是可能数据环路
网状：稳定性高，用户体验极好，成本高，不易维护。
（2）电路交换与分组交换：
电路交换：基于电话网的电路传输
延时小、透明传输；带宽固定、网络利用率低，初始连接建立慢。
分组交换：以分组为单位存储转发【现在使用的方式】。多路复用、网络资源利用率高；延迟大、实时性差、设备功能复杂。

衡量计算机网络的主要指标：

带宽：单位时间内从一个节点传送到另一个节点的数据量单位：bps
延迟：传输所需时间

网络标准组织：

ISO : 国际标准化组织
IEEE：电子电气工程师协会（读法：I third E）
ANSI：美国国家标准局
ITU：国际电信联盟
IAB：INTERNET架构委员会

OSI参考模型和TCP/IP模型

OSI参考模型
1、定义了网络中设备所遵守的层次结构。
2、分层结构优点：
开放的标准化接口
多厂商兼容性
易于理解、学习和更新协议标准
实现模块化工程
多层拼接，哪里坏了换哪里。
3、模型：物数网传会表应（七层）
物理层：选择一种介质表示0和1 单位：Bit字节
数据链路层：线路上协商什么是0什么是1 单位：Fream帧（交通工具，帧可以更换）
网络层：连接不同网络，并进行寻址和路由选择单位：Packet包
传输层：进行端到端的控制（数据丢没丢，要不要重发）单位：Segment段
—————【网络工程师主要在上边四层】—————–
会话层：建立、维护和管理会话【操作系统是最大的会话层】SPDU
表示层：处理数据格式、数据加密等【抓包在此】PPDU
应用层：提供应用程序间通信 APDU
【各层有各层的协议；每一层都利用下层提供的服务与对等层次进行通信】
4、物理层:
介质：同轴电缆（细缆和粗缆）、双绞线（UTP、STP）、光纤（单模和多模）、无线
局域网常见设备：中继器、集线器
广域网常见设备：Modem
5、数据链路层：
功能：分为LLC子层和MAC子层
6、网络层：网络地址+主机协议
1）可路由协议：IP协议和IPX协议
2）网络层地址是全局唯一的（当前所处局域网是唯一的）
3）面向连接和无连接的服务

TCP\IP协议

层次结构：
网络接口层：
主要协议：以太网/FDD/令牌环、SLIP/HDLC/PPP、X.25/帧中继/ATM
网络层：IP ICMP（ping） IGMP ARP/RARP
传输层：数据完整性、差错重传、数据重新排序
协议：TCP、UDP
应用层：远程访问、资源共享
协议：Telnet、FTP/TFTP、SMTP/POP3、SNMP/HTTP
【SSH一般长距离传输，用于加密安全传输，Telnet一般用于局域网】
【FTP文件传输协议，TFTP用于简单文件传输不加密不登录】

局域网技术基础

局域网与OSI参考模型
1.主要的局域网技术：
以太网、令牌环网、FDDI环网
2.以太网集线器：
集线器（Hub）与主机构成物理上的星型拓扑，而集线器内部实际是总线型结构，任意时间只有一台主机能占用总线
3.MDI/MDIX：接口568B型、568A型。
同类接口互连，异类接口互连用直连线。【同交异直】
4.PC和路由用交叉线
H3C以太网交换机使用MDI/MDIX自适应，不需要考虑接口
5.310BASE-T线缆和接口：568B 橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕 >>> 568A 绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕
568A是568B按照13、26交换而成。
6.CSMA/CD带冲突检测的载波侦听多路访问：他的兄弟CSMA/CA用在无线上
适用于小型局域网
1. 无冲突时：先发先听、先听先发
2. 冲突时：冲突停发
3. 等待后重发
7.MAC地址:
MAC地址为48位二进制数，常用14位16进制数表示，每两位16进制数用 – 间隔
前24位为厂商标记，后24位为自身标记
接受地址包括本卡MAC地址、广播地址和本机所属组的组播地址
网卡丢弃与本卡接收地址不匹配的帧
网卡解开与本卡接收地址匹配的帧，将数据递交上层处理。【因为网卡工作在数据链路层，所以必须解封装处理信息】
8.半双工/全双工：
单工：同一时间只会执行收或发一种功能
半双工：同一时间内只能执行收或者发一种功能（但是两种功能都会）
全双工：同一时间内既可以收也可以发。
9.总线型以太网拓扑可以使用中继器拓展，但是拓展后还是处于同一冲突域。
10.单模光纤与多模光纤：
多模光纤：纤芯粗、衰耗大、成本低
单模光纤：纤芯细、损耗小、成本高
11.使用交换机扩展以太网拓扑：
1、隔离冲突
2、进一步扩大物理链接范围
3、提高以太网带宽利用率，增加吞吐量
4、适应不同速率和不同的双工

广域网基本原理

广域网用来连接距离极远的局域网相互连接起来，实现大规模的资源共享。基于电信运营商的通信网络实现

1、广域网与OSI参考模型：
主要技术：
HDLC、PPP、帧中继、LAPB
主要协议：
IP、IPX
连接方式：
专线方式：异步/同步
电路交换：PSTN / ISDN
分组交换：X.25/帧中继/ATM
2、点到点广域网技术介绍：
【局域网是广播型，另外还有“点到多点”、“非广播型多路访问”】
a) 专线连接模型：
DTE和DCE
点到点永久性独占线路固定带宽
典型技术：异步模拟专线、同步数字专线
链路层常用：SDLC、HDLC、PPP等
V.24同步异步均可以用、V.35DTE只可以用爱同步方式下
3、分组交换广域网技术介绍：
分组交换连接模式：
一个端系统设备可以通过虚电路连接到多个通信对端
典型技术：X.25、帧中继、ATM

IP基本原理

IP是网络层协议，是当今应用最广泛的网络协议

一 IP及其相关协议：
ICMP（ping功能）、IGMP、ARP、RARP
二主要作用：
A）表示节点和链路
B）寻址和转发
C）适应各种数据链路
a) MTU默认最大字节1500字节，根据链路的MTU对IP包进行分片和重组
b) 必须建立一个IP地址和MAC地址的映射关系（ARP协议）
三 IP地址格式和表示方法：
Ipv4地址：32位二进制，每8位为一段化为十进制，用.分隔，称为点分十进制表达法
网络号标识链路，主机号标识
【特殊地址】：
1 网络号任意、主机号全0地址：网络号/网络地址
2 网络号任意、主机号全1地址：网段广播地址，特定网段的全部节点
3 127开头地址：本地环回地址，用于环回测试。TCP/IP协议是否打开、同时网卡是否正常
4 全0地址：代表所有网络，常用指定默认路由
5 全1地址：全网广播地址，代表所有节点
四 IP转播：
主机单播IP包发送：若目的地址所处网络号与本机所处号相同，则目的处于直连网段。若是直连网段，解析目的主机的MAC地址，将数据封装成帧发送到目的地址；若不是直连网段，解析直连路由器的网关，数据封装成帧发送给网关，网关解析下一路由的网关进行“下一跳”尽力发送给目的地址。
主机接受IP包：目的IP是否是自己IP、广播地址或者（组播地址且本机某个服务属于此组）才处理，否则丢弃。
广播风暴：路由器转发广播将导致全网充斥广播报文，所以路由器默认不转发广播报文。
五ARP协议（地址解析协议）
以信任为基准。广播ARP询问MAC地址，目标机不进行确认便会回复。
六 ICMP：提供网络诊断。
七 TCP UDP协议：
传输层作用：提供面向连接或者无连接的服务
维护链接状态
对应用层数据进行分段和封装
实现多路复用
可靠的传输数据
执行流量控制

***TCP的特点：
三次握手，建立可靠连接：
TCP封装。*

【面试题】
1.简述一下局域网的特点：
覆盖范围小、传输速率高、通信延时小可靠性高、封闭性
2.OSI参考模型每一层的作用
3.每一层协议数据单元
4.网络接口层、网络层、传输层、应用层的代表协议
5.ARP的工作原理和RARP的工作原理
6.名词含义
OSI ：开放式系统互连
ISO ：国际标准化组织
TCP ：传输控制协议
ICMP：互联网控制报文协议
ARP：地址解析
UDP：用户报文解析

再一次感谢您花费时间阅读我这菜鸟杂乱无章的笔记。希望有那么一点点用处吧。

作者 @流云三儿
2018 年 09月 07日

原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_42414197/article/details/82501130