CCNA 基础知识
CCNA 基础知识
- 概述
- 网络四要素
- 网络拓扑
-
- 总线拓扑
- 星型拓扑
- 环形拓扑
- 树形拓扑
- 网状拓扑
- 协议与标准化
-
- 标准化组织
- OSI 模型
-
- 物理层
- 数据链路层
- 网络层
- 传输层
- 会话层
- 表示层
- 应用层
- 总结
- TCP/IP 模型
- 网络基础
-
- 通信模式
-
- 单工
- 半双工
- 全双工
- 传输方式
-
- 单播
- 组播
- 广播
- 任意播
- 冲突域与广播域
-
- 冲突域
- 广播域
- 数据报头
- IP 地址
-
- IP 地址范围
- IP 地址结构
- IP 地址类型
- 私有地址
- 端口号
- 子网掩码
概述
CCNA (Cisco Certified Network Associate) 是网络技术助理认证, 是思科 (Cisco) 的初级认证.
网络四要素
- 规则: 规则或协议管理消息如何发送, 定向, 接受和解释
- 消息: 消息或信息单位从一个设备传送到另一个设备
- 介质: 介质是连接这些设备的一种工具, 也就是可以将消息从一个设备传输到另一个设备的介质
- 设备: 网络上的设备彼此交换信息
网络拓扑
计算机网络拓扑结构是引用与拓扑大小和形状无关的点和线之间关系的方法. 网络中计算机和通信设备被抽象为一个点.
总线拓扑
总线拓扑 (bus topology) 是通过相应的硬件接口将网络中的所有设备直接连接到公共总线, 节点以广播模型进行通信. 一个节点发送的信息可以被总线上其他节点 “收听” 到.
优缺点:
- 优点: 结构简单, 易于布线, 可靠性高, 易于扩充. 它是局域网中近程使用的拓扑结构
- 缺点: 所有数据都要通过总线传输. 而总线成为整个网络的瓶颈, 故障诊断比较困难
星型拓扑
星型拓扑 (star topology) 即每个节点通过一个条单独的通信线连接到中央点.
优缺点:
- 优点: 结构简单, 易于实现, 易于管理, 易于监视并消除连接点的故障
- 缺点: 中央节点是整个网络的可靠瓶颈, 一但中央节点发发送故障将会导致网络瘫痪
环形拓扑
环形拓扑 (ring topology) 即每个节点通过通信线路形成一个闭环, 并且环路中的数据只能沿一个方向传输.
优缺点:
- 优点: 结构简单, 易于实现, 适用于光纤, 传输距离长, 传输延时确定
- 缺点: 环形网络中的每个节点都城管委网络可靠性的瓶颈. 任何节点的故障都会导致网络瘫痪, 并且故障诊断也很困难
树形拓扑
树形拓扑 (tree topology) 是一种层次结构, 节点通过层连接. 信息交换主要在上下节点之间进行. 通常, 在相邻节点或同一级别的节点之间不进行数据交换.
优缺点:
- 优点: 连接简单, 维护方便, 适合于手机信息的应用需求
- 缺点:资源共享能力低, 可靠性不高. 任何工作站或连接的故障都将影响整个网络的运行
网状拓扑
网状拓扑 (network topology) 也称为不规则结构, 节点之间的连接是任意和不规则的.
优缺点:
- 优点系统可靠性高, 相对容易扩展.
- 缺点: 结构复杂. 每个节点都连接到多个点, 因此必须使用路由算法和流量控制方法
协议与标准化
标准化组织
电子电器工程师协会: IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)
国际标准化组织: ISO (International Organization for Standardization)
电子工业协会: EIA (Electronic Industries Association)
OSI 模型
1971 年 ISO 组织发不了 OSI 参考模型. OSI (Open System Internetwork) 开发的通信系统互联参考模型.
OSI 七层模型:
物理层
物理层 (Physical) : 二进制传输:
- 为启动, 维护及关闭物理链路定义了电器规范, 机械规范, 过程规范和功能规范
数据链路层
数据链路层 (Data Link): 访问介质:
- 定义如何格式化数据以便进行传输及如何控制对网络的访问
- 支持错位检测
网络层
网络层 (Net Work) : 数据传输:
- 路由数据包
- 选择传递数据的最佳路径
- 支持逻辑寻址和路径选择
传输层
传输层 (Transport) : 传输问题:
- 确保数据传输的可靠性
- 建立, 维护和终止虚拟电路
- 通过错误检测和恢复
- 信息流控制来保证可靠性
会话层
会话层 (Session): 主机间通信:
- 建立和终止在应用程序之间的会话
表示层
表示层 (Presentation): 数据表示:
- 确保接收系统可以读出该数据
- 格式化数据
- 构建数据
- 协商用于应用层的数据传输语法
- 提供加密
应用层
应用层 (Application): 网络近程访问应用层:
- 为应用程序进程踢狗网络服务
- 提供用户身份验证
总结
TCP/IP 模型
| 名称 | 功能 |
|---|---|
| 应用层 | 向用户提供数据加上编码和对话控制 |
| 传输层 | 支持不同设备之间通过不同网络通信 |
| Internet 层 | 确定通过该网络的最佳路径 |
| 网络接入层 | 控制组成网络的硬件设备和介质 |
网络基础
通信模式
数据通常是在两个站 (点对点) 之间进行传输, 按照数据流的方向可分为三种传输模式:
- 单工
- 半双工
- 全双工
单工
单工通信 (Simplex Communication) 只支持信号在一个方向上传输, 任何时候不能改变型号的传输方向.
优缺点:
- 优点: 设备简单, 省电, 成本低
- 缺点: 由于使用 PPT (Push-to-talk), 使用不方便
半双工
半双工 (Half Duplex) 允许信号在两个方向上传输, 但某一时刻只允许信号在一个信道上单向传输. (如对讲机)
优缺点:
- 优点: 设备简单, 省电, 价格低
- 缺点: 任需按键发话, 使用不方便
全双工
全双工 (Full Duplex) 双方可同时进行信息传输. 在全双工方式下, 通信系统的每一端都设置了发送器和接收器. 因此, 能控制数据同时在两个方向上传送.
优缺点:
- 优点: 使用方便, 无需切换
- 缺点: 设备复杂, 耗电量大
传输方式
当前的网络中有三种通讯模式:
- 单播
- 广播
- 组播
单播
单播 (Unicast) 指信的接受和传递只在两个节点之间进行.
组播
组播 (Multicast) 既可以实现一个传送所有目标节点的数据, 也可以达到只对特定对象传送数据的目的.
广播
主机之间一对所有的通讯模式, 网络对其中每一台主机发出的信息都进行无条件复制并转发, 所有主机都可以接受到所有信息.
任意播
任意播 (Anycast) 是一个种网络寻址的路由方法. 一般情况下, 互联网上的 IP 地址和服务器是一对一的关系. 当一个单播地址分配给多个接口, 就变成了任意播地址.
冲突域与广播域
冲突域
冲突域 (Collision Domain) 是统一物理网段上所有节点的集合. 这个域表示了冲突在其中发送并传播的区域.
隔离冲突域:
广播域
广播域 (Broadcast Domain) 是计算机的一个逻辑划分. 广播中的任意一个节点可以在数据链路层通过广播的方式到达任意一个节点. 广播域可以被部署在同一个局域网或者被桥接到其他的局域网.
隔离广播域:
数据报头
IP 地址
一个 IPv4 地址主要有两部分组成:
- 一部分用于标识该地址所属的网络号
- 一部分用于标识该网络中某个特定主机
IP 地址范围
| IP 地址类 | 第一组二进制八位数二进制 | 第一组二进制八位数十进制值 | 可能的主机数 |
|---|---|---|---|
| A 类 | 1-126 | 00000001 到 01111110* | 16, 777, 214 |
| B 类 | 128-191 | 10000000 到 10111111 | 65, 534 |
| C 类 | 192-223 | 11000000 到 11011111 | 254 |
注: 127 (01111111) 是保留于环回测试的 A 类地址, 不能将其分配给网络.
IP 地址结构
- 地址类别: 表示地址属于哪一类
- 网络位: 表示地址所属于的网段
- 主机位: 设备在网段内的唯一标识
IP 地址类型
- 网络地址: 表示网段的地址
- 广播地址: 可以到达所有人的地址
- 主机地址: 网段中每一台设备的唯一地址
私有地址
| 类 | 私有地址范围 |
|---|---|
| A | 10.0.0.0 到 10.255.255.255 |
| B | 172.16.0.0 到 172.31.255.255 |
| C | 192.168.0.0 到 192.168.255.255 |
端口号
端口号的作用是标识提供的服务, 不同的服务应该使用不同端口. 默认端口可以更改, 但客户端必须同步更改.
传输层协议使用端口号来标示和区分各种上层应用程序. 如图:
子网掩码
子网掩码可以帮助我们区别网络标识和主机标识, 并将一个大的 IP 网络划分为若干小的子网.
子网划分原理:
- IP 地址经过一次子网划分后, 被分成网络位, 子网位和主机位
- 子网数 = 2^n, 其中 n 为子网部分位数
- 主机数 = 2^n-2, 其中 n 为主机部分位数
