【HCIA】网络基础

一、集线器（HUB）：一层设备。

    1、存在机制：CSMA/CD机制–载波侦听多路访问/冲突检测机制。
         “有礼貌的数据传输”----传输效率低
        冲突域中有某个用户想发数据时首先侦听，侦听出口链路是否有数据正在传输，如果没有数据传输则往出发数据；如果有数据传输那就等待，等待没有数据传输时再发数据。
       更形象的例子：冲突域中每个用户坐在一张圆桌上聊天，有一个人在说话时，其他所有人都不能发出声音，等这个人说完后其他人才可以说话。如A说完话时，B、C同时检测到并都准备说话，会产生冲突，此时会有一个避让算法，给B、C一个随机秒数，如B等待3s，C等待5s,3s过后B开始说话，而C还在等待，等C要说话时发现又有人在说话又开始等待…
     2、特点
      ①不能一对一进行数据传输（无身份标识）
      ②不能无线距离传输，存在信号的衰减和失真情况
      ③有冲突域（节点同时发送数据时，电波相互抵消，HUB上所有接口在同一个冲突域）
      ④数据传输延时大
      ⑤不安全
       要解决HUB存在的问题又研究出网桥，后来又升级为交换机。

 

二、交换机（网桥）：二层设备

  1、MAC地址：也称物理地址。
     ①每一个网卡都具有全球唯一的MAC地址。
     ②表示：48位二进制位，使用十六进制表示。
         如：00-E0-4C-68-01-62
    前24位二进制位：区分不同的厂商。由国际IANA组织分配给每个厂商全球唯一的前24位数。最多可分给2^24个厂商。
    后24位二进制位：区分不同的网卡。每个厂商拿到一个全球唯一的前24位数可以制造224个网卡。意味着每个厂商至多可制造224个网卡。
2、工作原理
      ①自学习：交换机会记录数据包中的源MAC地址结合自己收到此数据包的接口编号生成MAC地址表。
MAC地址表信息存在老化时间，若某个用户5min之内都没有流量经过交换机，则将此条MAC地址信息删除。
      ②转发：基于数据包中的目标MAC地址，查看学习到的MAC地址表进行转发。若表中有记录，直接一对一进行转发；若没有记录，则将此数据包复制n份后洪泛。
         复制：交换机将电流还原成二进制所以可以进行复制。
         洪泛：将某个接口收到的数据流向除该接口之外的所有接口转发出去。
3、特点
      ①可以一对一（单播）收发数据（依据MAC地址进行转发）
      ②可以无线距离传输（将电波还原为二进制，再将二进制转换为电波发出）
      ③隔离冲突域。交换机的每一个接口下为一个冲突域。
（二层设备可以将电流转化为数据进行存储转发）
  若多个交换机连接起来，洪泛范围很大会造成网络卡顿。

 

三、OSI：开放式系统互联（七层参考模型）

1、层次：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层
（ISO：国际标准化组织）
2、分层思想：
控制层面：上三层
数据层面：下四层
     ①应用层：接收用户的数据，提供人机交互的接口。
          应用程序所在层–将人类语言（视频、语音、图像等）翻译为编码（ASCII、GBK32、UTF-8等）
     ②表示层：将编码翻译为二进制
     ③会话层：记录会话的连接或断开等。针对传输的每一种数据（流量）建立（管理：维持、终止）一条虚连接。
     ④传输层：提供端口号，表示不同的应用程序或服务；定义数据的传输方式（TCP/UDP）；区分流量。
          （1）端口号：port ID,数值范围1-65535。（1-1023称为著名端口或静态端口，1024-65535称为高端口或动态端口）
          （2） 常见著名端口：HTTP（超文本传输协议）–-80 （TCP）
                                             HTTPS（超文本安全传输协议）–-443 （TCP）
                                             RIP（路由信息协议）—520（UDP）
                                             FTP（文件传输协议）–-20/21（TCP）
                                             SMTP（简单邮件传输协议）-–25（TCP）
                                             DHCP（动态主机配置协议）–-67/68（UDP）
                                             TELNET（远程登录协议）–-23（TCP）
                                             SSH（安全外壳协议）-–22（TCP）
                                             DNS（域名解析系统）–-53（TCP&UDP）
           

          （3）TCP：传输控制协议。 “面向连接的可靠的传输层协议”
              面向连接：三次握手、四次断开
              可靠：四种可靠的传输机制（确认、重传、流控–滑动窗口、排序–编号）

                面向连接举例：A用户去访问服务器的网页
 

                                 A                                                      服务器：80
                                    -----------请求建立连接(SYN=1)-------------->     

（“三次握手”）          <----------------同意建立连接--------------------                       
                                   ---------------------确认(ACK=1)---------------->
                                                                data…

                                   ----------------请求断开连接(FIN=1)------------>
                                  <----------------同意断开连接----------------------
（“四次断开”）         -----------------请求断开连接(FIN=1)----------->                       
                                  <----------------同意断开连接----------------------

            （4）UDP：用户数据包协议。“非面向连接的不可靠传输协议”
            （5）数据的分段传输：传输较大数据时按照MTU值进行分段传输。
            （6）MTU：最大传输单元。默认为1500B，可以修改但不建议。
           

               例：一个数据2000B，可以分为1500B和500B这两个数包吗？
                     不可以。因为最大传输单元为1500B，数据还需要层层封装，报头也占字节，所以一个数据包的数据部分肯定不能超过1500B。

            （7）常用免费域名解析系统服务器：
                                 114.114.114.114（江苏南京电信）
                                 8.8.8.8（美国硅谷）
     ⑤网络层：编址、寻址。
        IP：网络互联协议。两个版本分别为IPv4、IPv6。路由器基于IPv4地址（32位二进制）进行逻辑寻址
     ⑥数据链路层：控制物理层。 交换机工作在此层
     ⑦物理层：定义电器、电压、电流传递方式。 HUB工作在此层。

 

四、TCP/IP协议栈（实际应用的分层结构）

      1、应用层
      2、传输层
      3、网络层
      4、数据链路层
      5、物理层

   数据包的封装：数据从一端发送到另一端时，需要按照TCP/IP协议栈的分层结构逐层添加数据报头。

    ARP：地址解析协议。一直对方的IP地址请求对方的MAC地址。