HCIA第一次笔记

目录

网络基础

扩大网络的两种途径

1.增加网络节点——集线器(HUB)

2.增大传输距离——中继器(放大器)

解决网络问题——网桥、交换机(二层设备)

交换机——读和重写的操作

解决洪泛——路由器(三层设备)

区分是否在同一个洪泛范围——IP(Internet Protocol)地址

ARP协议——地址解析协议


网络基础

应用层——人机交互的窗口

应用程序→(输入)人类语言→编码

表示层

编码→二进制

网络层

路由器

介质访问控制层

二进制→电信号

物理层

处理电信号(依靠CPU)

扩大网络的两种途径

1.增加网络节点——集线器(HUB)

地址问题

地址的目的:区别和标识不同的设备 地址的要求:唯一性,格式统一 MAC地址(物理地址)——48位二进制构成,16进制表示 → 介质访问控制层

冲突问题

CSMA/CD 载波侦听多路访问/冲突检测机制——排队

安全问题

除了目标用户,其他用户也可能收到数据包

延迟问题

垃圾信息

2.增大传输距离——中继器(放大器)

解决信号衰减问题 属于物理层 最大能延长五倍传输距离

传输介质

1.同轴电缆

网络早期使用,速率较低,优点是耐用,传输距离长,抗干扰强

HCIA第一次笔记_第1张图片

 

成本较高,不易弯折不利于布线,但是抗老化耐腐蚀,有利于户外布线,多用于射频领域,基站,WiFi,电视信号传输

2.双绞线(RJ-45)

组成:8根铜丝,两两相绞

分类:屏蔽双绞线——在绝缘皮下方还有一圈金属壳,主要为了屏蔽外界干扰(应用于强干扰环境) ​ 非屏蔽双绞线——应用于日常环境

线类:常见的5类,超5类线。线类越高,铜丝越粗,绞得越紧——速度更快,抗干扰能力越强

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比较常见的介质,造价低,易于弯折,缺点是传输距离较短 ,随着光输入的兴起,长距离传输一般用光纤

3.光纤

光线是一种由挤压的玻璃或塑料制成的柔韧的透明纤维

需要信号转换:光信号→电信号:发光二极管,注入式激光二极管 ​ 电信号→光信息:光电二极管

分类:单模(为光线提供单一的直接通路) ​ ——应用注入式激光二极管,光在光纤中横向(直线)传输 光源贵,线便宜 ​ 多模(支持多条光通路) ​ ——应用发光二极管,光在光纤中全反射传输 光源便宜,线贵

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 光纤由于其抗干扰的特性(包括内部干扰和外部干扰)具有传输距离远,传输质量高的特点,被广泛使用。缺点是抗弯折性差,接口需要光电转换模块,成本较大

4.无线传输

无线和有线一个属于导向型介质,一个属于非导向型介质,在传输技术上有较大的区别。无线最大的特点是移动性好,连接方便

拓扑结构

总线型

存在一条主干线,所有的计算机连接到主干线上

环型

存在一个环形的总线,节点到节点间存在两条通路

星型

存在一个中心节点,其他计算机与中心节点互连,系统的连通性与中心节点的可靠性有很大的关系

树型

从根节点到叶子节点呈现层次性

多环(网状型)

一种不规则的连接,其特点是一个节点到另一个节点之间可能存在多条连接

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解决网络问题——网桥、交换机(二层设备)

希望网络做到的功能: 1.(端口密度) 2.传输距离无限 3.一对一的单播转发 4.完全没有冲突

交换机——读和重写的操作

交换机的转发:

当一个数据包来到交换机,交换机首先会根据数据包中的源MAC地址记录在自己的本地MAC地址表中,之后交换机会根据MAC地址进行转发,如果目标MAC在MAC地址表中有记录则直接单播转发,如果没有记录则洪泛(除了收到这个数据包的接口以外,也向其他所有的接口复制转发)

解决洪泛——路由器(三层设备)

路由器——隔离洪泛范围(广播域);单播转发

区分是否在同一个洪泛范围——IP(Internet Protocol)地址

IP地址由32位二进制构成,点分十进制表示

00000001——1
00000010——2
00000100——4
00001000——8
00010000——16
00100000——32
01000000——64
10000000——128

192.168.0.117→二进制
11000000(128+64)
10101000(128+32+8)
00000000
01110101(64+32+16+4+1)

子网掩码——区分ip地址中网络位与主机位

由32位二进制构成,必须由连续的0或连续的1构成 子网掩码为1——网络位

网络位-主机位

网络位相同则属于同一个洪泛范围,不同则属于不同洪泛范围 主机位是为了标识范围内的主机

IP地址的分类:

A——0-127/8 B——128-191/16 C——192-223/24 (ABC类属于单播地址)

D——224-239 (D类属于组播地址)

E——保留地址

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无类地址:根据可变长度的子网掩码(VLSM可变长子网掩码)划分不同的网络

子网划分——借位

192.168.1.0 24 共2^主机位-2个地址(主机位全0和全1的地址不可用)

eg:借一位,多出两个子网 192.168.1.0 0000000 25(前25位是网络位) ​ 192.168.1.1 0000000 25

子网汇总——取相同,去不同

eg:192.168.1. 0 0000000 25 (0、1不同要去掉,网络位减少一位) 192.168.1. 1 0000000 25 → 192.168.1.0 24

ARP协议——地址解析协议

正向ARP——通过IP地址获取MAC地址 反向ARP——通过MAC地址获取IP地址 免费ARP——检测IP地址是否冲突

网关——是一个网络范围的出口,实质上是一个网络通向其他网络的IP地址

ARP地址解析过程(A→B)

(1)主机A的ARP缓存表中存在主机B的MAC地址

主机A首先查看自己的ARP缓存表,确定其中是否包含主机B对应的ARP表项。如果找到了对应的MAC地址,则主机A直接利用ARP表中的MAC地址,对IP数据包进行帧封装,并将数据包发送给主机B。

(1)主机A的ARP缓存表中不存在主机B的MAC地址

1.如果主机A在ARP表中找不到对应的MAC地址,则将缓存该数据报文,然后以广播方式发送一个ARP请求报文。ARP请求报文中的源IP地址和源MAC地址为主机A的IP地址和MAC地址,目标IP地址和目标MAC地址为主机B的IP地址和全0的MAC地址(即广播MAC地址FFFF FFFF FFFF)。由于ARP请求报文以广播方式发送,该网段上的所有主机都可以接收到该请求,但只有被请求的主机(即主机B)会对该请求进行处理。 2.之后主机B比较自己的IP地址和ARP请求报文中的目标IP地址,当两者相同时进行如下处理:将ARP请求报文中的发送端(即主机A)的IP地址和MAC地址存入自己的ARP表中。之后以单播方式发送ARP响应报文给主机A,其中包含了自己的MAC地址。 3.主机A收到ARP响应报文后,将主机B的MAC地址加入到自己的ARP表中以用于后续报文的转发,同时将IP数据包进行封装后发送出去。

(3)主机A和主机B不在同一网段

主机A先向网关发出ARP请求,ARP请求报文中的目标IP地址为网关的IP地址。当主机A从收到的响应报文中获得网关的MAC地址后,将报文封装并发给网关。如果网关没有主机B的ARP表项,网关会广播ARP请求,目标IP地址为主机B的IP地址,当网关从收到的响应报文中获得主机B的MAC地址后,就可以将报文发给主机B;如果网关已经有主机B的ARP表项,网关直接把报文发给主机B。  

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