网络概念- 基本网络设备介绍
1 传输介质
1.1 10 base 5的含义：
10： 10Mbps=10M·bit/s
传输方式： base基带传输 board 宽带传输
传输介质： 5 粗缆（同轴电缆）， 2 细缆 ， T 双绞线（网线） ，F 光纤
1.2 同轴电缆（现在基本不用了）
总线型结构：两端是终结器，中间连接主机
1.3 双绞线
与电话线类似，目前流行的通信介质，柔韧性好，最好限制在90米以内。
双绞线按结构分为两种类型，屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。STP适用于周围有重型电力设备和强干扰源的位置，UTP更受欢迎，因为没有屏蔽层的话，插头和插座也不需要屏蔽。正确地接地对于双绞线十分重要。
按传输速度，双绞线一共有七类，最常用的是5类（100Mbit/s，距离100米的局域网间数据传输）和E5类（45米以内1000Mbit/s，45米以外100Mbit/s）。因为阻抗的存在，实际85米就无法进行数据传输了。
双绞线的水晶头型号为RJ45 ，是8根线两两绞合在一起，其中T568B直连线的顺序为：橙白橙 绿白蓝 蓝白绿 棕白棕，T568A（基本上不用了）的顺序就是B的1与3, 2与6互换。
1.3 光纤
光纤电缆由玻璃内芯、反射层、橡胶保护套构成，属于单工通信设备，也就是说发送端的光发送器只能把数字信号转化为光脉冲发送出去，接收端的光接收器只能将光脉冲转化为数字信号接收进来。因而光缆里面的光纤数量一定是双数，一般为72根。
光纤有两种类型，单模光纤（给定时间内只能有一束光在光纤中传播，主要用于长距离通信），多模光纤（同时支持多种广播进行数据传输，可进行宽带通信）。
光纤有以下几个特点：昂贵，不能折，传输速度快，不受电信号干扰，适用于长距离、高速率的信号传输。
2 网络设备
2.1 网卡（NIC）
计算机或设备之间进行通信时，需要使用MAC地址，由48位二进制数组成，使用12个十六进制数进行表示。MAC地址可以说是网卡的编号，是唯一的。
网卡工作在第二层 数据链路层。功能：收发数据，并且判断数据是否是发给自己的，如果不是则丢弃。
2.2 中继器
中继器工作在第一层 物理层。功能：对衰减变形的信号进行放大整形，延长计算机网络的长度（即数据传输距离）。在数据链路层发生错误时也会原封不动地传输数据，且对数据的传输速度不能进行变换。
5-4-3规则：4台中继器连接5个网络，其中有3个网段可以连接网络设备，另外2个网段只能用于延长传输距离。
2.3 集线器
集线器（hub）是一个具有多个端口的中继器。工作在第一层 物理层，用于广播网络。
冲突域：可能发生冲突的区域。A主机发给B数据包的同时，C也给D发，那么两个数据包就会发生碰撞，则会出现数据包丢失现象。
广播域：广播能到达的区域。
集线器不分隔冲突域，无法解决冲突，不能阻止数据包碰撞；也不分隔广播域，不能阻止广播。
2.4 交换机和网桥
交换机（switch）提供了桥接能力以及在现存网络上增加带宽的功能。交换机保持一张有关地址的信息表，并用该信息来决定如何过滤与转发数据包。
网桥是基于软件实现的。网桥首先会对收到的数据帧进行缓存并处理，判断入帧的目标节点是否位于发送这个帧的网段中，如果是，网桥就不把帧转发到网桥的其他端口。如果帧的目标节点位于另一个网络，网桥就将帧发往正确的网段。
交换机和网桥都工作在第二层数据链路层，由于传输路径相对多，从而能隔离冲突域，但不能隔离广播域。
交换机的工作原理：
A封装数据包发送给switch，switch接收到后查看数据包进而查询MAC地址表，然后发送给对应的目的主机B。
在switch上存储的MAC地址表是通过学习而建立的。没有数据表时，A发送广播包，通过ARP协议询问目的主机B的MAC地址，switch收到后发给B，C，D，C，D接收到数据包后发现不是发给自己的就会丢弃该广播包，B接收到后会以单播的形式回复A，封装好数据包，发送给switch，switch查看数据包后发现是A的MAC地址，进而发送给A。该过程中switch会记录MAC地址表并保存。
交换机有级联的现象，级联会导致数据传输变慢，并且交换机忌讳环路，从而为了解决这个问题，出现了生成树协议。
2.5 三层交换机与路由器
三层交换机工作在第三层 网络层。功能：划分VLAN，且具有路由的功能，进行不同子网间的通信。
路由器工作在第三层 网络层。路由器分隔冲突域和广播域，每个端口都有网关IP。
距离矢量路由选择协议RIP：看路由器个数，认为越少越好
链路状态路由选择协议OSPF：看传输速度，会选择速度快的路径
被路由协议：用来识别协议封装的数据包是否可以被路由转发
每经过一个路由器叫做1跳，RIP最远15跳，16跳及其以上则为不可达。
路由器工作原理：
A向B发送数据包：
A封装数据包发送给网关e1，e1接收到后R1会查看数据包（源IP、目的IP）发现目的主机是B，然后查询自己的路由表，发现应将数据包发给e2，然后重新封装数据包发给e2，e2接收到后以此类推，最终e3根据数据包的目的IP发给B。
路由表的生成有两种方式：一是手动设置，二是通过路由协议自动获取。路由协议的功能：相邻路由器之间交换路由表相互学习以便路由器更新路由表；寻找最佳路径用于传输数据包。
3 数据传输过程演示
A访问C：
A先通过子网掩码与IP进行与运算来判断与C是否在同一子网，如果是则将封装好的数据包发给交换机，交换机查看MAC地址表进而转发给目的主机C。
A访问B：
A先通过子网掩码与IP进行与运算来判断与B是否在同一子网，不是，从而将数据包封装好发送给网关，A与网关为同一子网，从而通过MAC地址通讯即可。A封装的数据包为：
| 源端口 |
目的端口80 |
10.1 |
30.2 |
A的MAC |
R1 e0的MAC |
注意：上面封装e0的MAC前会先用ARP协议获取网关的MAC地址，下面的也是。
e0接收到数据包后，拆掉二层封装发现是给自己的，于是再解封查看目的IP为B 30.2，然后查看本地路由表，发现需要e1转发给e2，于是再次封装数据包：
| 源端口 |
目的端口80 |
10.1 |
30.2 |
e1的MAC |
R2 e2的MAC |
e2接收到后，拆掉二层封装发现是给自己的，于是再解封查看目的IP为B 30.2，然后查看本地路由表，发现需要e3转发给B，于是再次封装数据包：
| 源端口 |
目的端口80 |
10.1 |
30.2 |
e3的MAC |
B的MAC |
B接收到数据包之后解封，发现是发给自己的，进而接收数据，全部解封。
数据链路的两个子层：
MAC子层——用于MAC寻址，LLC子层——逻辑链路层，提供访问控制
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