网络原理基础（1）

                   图1：两台主机通信模型                                      

协议
A端加电压，B端瞬间能接收到电压信号。电压信号分高电压和低电压，即0和1。假如A和B提前有个约定，每秒中A发送100个电压信号给B，B每秒钟接收100个电压信号。这种规定单位时间内发送和接收信号量，就叫做 协议 .

网速
2的10次方是1024,大约为10的3次方。 2的20次方是1024与1024相乘，大约为 10的6次方。日常生活我们常听到带宽是4Mbps，就是每秒发送4 x 1024 x 1024 byte(字节)信息，换算成bit（比特）就是 1byte = 8 bites ，我们使用的 网速就是512 Kb/s

网卡
网速的大小还和网卡有关系，网卡大小表示主机每秒能调制出的信号量，比如有百兆网卡和千兆网卡，但也受传输介质的限制。

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                          图2：多台主机通信模型

广播
在多台主机通信的模型中，A如果要和B主机通信，首先是向所有主机发送信息，询问谁是B主机，这种通信方式叫做广播。

MAC机制
每个主机都能接收到A的信息，当发现不是发送给自己时，就会丢掉信息，这种识别的机制就叫做MAC 媒体访问控制

CMACD
由于多台主机使用的是一个介质通信，这种线缆一次只能允许一种电压信号通信，就必然存在先后问题。每个主机使用线缆通信前，先发出探测信号，确保别的主机没有在用这个线缆，如果别的主机正在使用，那么就会暂停一定的随机时间，再次探测。这种机制就叫做底层信道征用，CMACD。日常所说的以太网就是这种机制为特征的网络。

集线器（HUB）
如图所示，如果要再加一台主机，就需要把线缆再拆一个接口，一般我们叫做T型口。为了方便，我们可以把整条线缆看做一个有着多个接口的设备，我们称为集线器。

中继器
随着传输距离的增加，信号会有一定的衰减，就需要在一定的距离间加上信号放大的设备，我们称为中继器。

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                     图3：两组主机模型

冲突域：彼此能占用信道的区域。

网桥
当同一个线缆上的主机增多，就是在同一个冲突域的主机就会增加，通信效率就会降低，那我们就需要把网络隔离开，这种设备就叫做网桥。

网桥的功能：
每个子网连接一个网桥的接口，网桥内部有一个芯片，记录着哪些主机在哪个接口上，当一个子网中的主机要通信时，它会向网络中发送广播，网桥上的接口就接口会收到它的数据报文，然后根据芯片的上的信息判断目标主机是不是在该子网中，如果在，就会不会转发出去，如果不在，就转发出去。这样就达到隔离的目的。

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         图4：交换机网络模型

交换机
如果把网桥连接着的子网极限化，即每个接口只有一个主机，那该设备就是交换机。交换机内部有交叉点阵列，每两个主机通信时不会影响第三个主机通信和第四个主机通信。

记录表
动态学习的方式：适用在交换机上的主机变动比较频繁的时候。交换机芯片就会每隔一定时间向所有接口发送报文，来判断该接口上的主机还在不在。如果有新的主机接入，就会更新记录表中的信息。
静态学习的方式：适用于交换机上的主机比较固定的时候。这时候就可以手动更改记录表中的信息。
动态学习的方式对交换机的负载要求高。

广播风暴
虽然交换机内部的交叉点阵列不影响建立连接后的通信，但是在主机建立连接前，还是会通过广播的方式向该交换机上的所有主机发送数据报文，当一个交换机上的主机增多时候，就会形成广播风暴。

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                   图5：多交换网络模型

当交换机m上的主机增多时，考虑到广播风暴，必须要把大网络分割成几个子网，试着再加一台交换机，当主机A要开始通信时，向网络中发送广播，交换机n同样会收到A的广播报文，m上的主机同样能收到，并没有到达隔离广播的目的。

逻辑地址
那可以在两台交换机之间加一台设备，让它能智能判断如果目标地址是本交换机上的设备，那就不转发报文。这时候要引入逻辑地址的概念。
首先要明白，同一个交换机上的主机一定是是通过物理地址通信。即MAC地址，这个地址每个网卡都是全球唯一的。

通信过程：
主机A要和主机E通信，报文样式为：1.1----2.1，然后在外部封装一个自己的源MAC地址，向网络中开始广播。报文到达路由器的上口，路由器接口也是有MAC地址。会拆开MAC地址，然后看到目标主机的逻辑地址是2.1，判断主机不在1.0网络中，此接口就开始转发数据报文到路由器下口。如果在是1.3，那么上口就不会转发次数据包，就能到达隔离广播的目的。
下口在数据包外部封装一个自己的MAC地址，然后开始向2.0网络中的所有主机广播，数据包到达2.1主机时，拆开外部报文，发现目标的逻辑地址和自己的一样，就开始向下口发送自己的MAC地址，下口会将此MAC地址转发给A主机，这样，主机A和主机B就建立通信了。