一文搞懂网络系统

 1.网络是什么，网络组成的三要素是什么？

网络泛指计算机网络，网络是流量的载体，为应用提供数据流量提供载体，实现资源共享；

三要素：网络设备（中间系统），计算机（终端），线缆（介质）（有线，无线）

PCA---------PCB：工作组（双绞线），（双绞线是以太网），不可扩展，因为一个网卡只能连接一个PC。NIC网卡，双绞线有八根线芯，传递bit二进制的0和1.。双绞线不能超过100米，否则会过分衰减。

网络设备：连接和转发（Switch交换机，Router路由器，防火墙.......）

Switch交换机：接入设备，口很多，位于网络最末端

Router路由器：非接入设备，连接网络。分割广播域，分割网络。

Network:网络

Internetwork：互联网

通信分为：网络内通信，网络间通信（跨越路由器）

TCP/IP 中的 IPV4 因特网协议版本4规定,有三种类型流量

Unicast单播    Multicast组播 （可以不一个网络）   Broadcast广播（同一个网络）

一个网络中一般200至300个主机

2.网络的演变与网络设备的定位，什么是拓扑？

Internet 因特网

ISP 运营商网络

长城防火墙

PCA----------百度   C/S  客户端，服务器（都在IDC）

企业园区网：边界路由器网以内的

Topology 拓扑，物理拓扑，逻辑拓扑（省略二层和一层）

总线型拓扑：集线器（Hub）以太网，双绞线

环形拓扑：环网交换机 ，Token Ring(局域网协议)

星型拓扑：交换机 Etherent（以太网）

LAN：局域网   以太网协议 双绞线，光纤

WAN：广域网   Serial线  Internet MPLS  VPN IPSec

信号放大

交换机有下联接口（电口）级联接口（光口），级联接口带宽是下联接口的10倍，个数是下联接口的十分之一。

3.地址端口与端到端通信规则，封装与报头。

网卡 节点  Node  Address  

三层地址：IPv4地址，这个Internet范围内标识一个节点（描述节点所属网络）

二层地址：MAC地址（以太网），一个网络内

数据报头3 SMAC DMAC|数据报头2  SIP DIP |数据报头1 Sport Dport|数据载荷

添加报头的过程成为封装；

端口 0~65535，应用程序分配的端口号

交换机内有MAC地址表

Flooding数据泛洪（组播，广播，单播但没有MAC信息BUM）

数据帧  Frame

4.HUB工作原理与冲突域，CSMA/CD原理介绍。

Hub集线器， 10Mbit/s  带宽Bandwidth  数据传输的速率、

只会数据泛洪

半双工 Duplex  数据冲突

全双工 

单工

一层网络设备

OSI协议栈

CSMA/CD：载波侦听多路访问/冲突检测

5/4/3/2/1原则

冲突域

5.交换机工作原理与广播概念

MAC地址表

MAC地址    接口     VLAN

全双工  

6.OSI参考模型,OSI七层模型逐层解析

（1）私有协议，公有协议与兼容性问题

公有协议：标准化组织

稀有协议：厂商协议，只有该厂商设备支持

ISO 国际标准化组织

OSI 开放式系统互联（协议栈）

应用层 ：App 模块化

表示层：协商（跨平台，选择编码方式，输出传输方式）

会话层：App到App之间的连接

套接字：IP地址+Port号

端口：1-1023,知名端口，（服务器端）不变。1024-65535非知名端口协议，随机。

传输层：定义了端口号，定义了传输层报头

传输层报头|数据载荷  PDU 数据段

网络层：制定三层地址，定义三层数据报头

网络层报头|传输层报头|数据载荷     PUD 数据包

数据链路层：LAN,WAN，Ethernet，添加报头和报尾

数据链路层报头|网络层报头|传输层报头|数据载荷|FCS   数据帧

网络内通信：mac为目的PCmac地址

网络间通信：mac为目的mac地址

ARP：地址解析协议（成帧失败，用于IPV4，以太网环境），发送广播ARP请求，PCB收到后，组成本地ARP表，PCB发送单播给PCA应答，包含PCB 的Mac地址；（网络内）

              网络间发送给路由连接PCA的端口

ARP映射表：IP地址/MAC地址

FCS帧校验序列  HASH   

物理层：线缆，电缆标准。数据转发；比特流;

TCP/IP协议栈    四层

应用层

主机到主机层   传输层

因特网层      网络层

网络接口层     物理层和数据接口层

CLNP是OSI的网络层协议，OSI是逐层封装，TCP/IP跃层封装

7.数据链路层与Ethernet

LAN  MAN

以太网协议  Ethernet：（1）通信规则 （2）MAC地址 48位  16进制数  （3）CSMA/CD报头报尾

OUI 组织唯一标识符

以太网封装：1.Ethernet_II (Data数据流量)  2.IEEE802.3（Control 控制流量（交换机之间））

8.交换机控制层面与数据层面工作原理

Control Plane  控制层面：Mac地址表 CAM表（主机mac地址  接口  VLAN）

静态配置（优先），动态学习

交换机的认知：通过自身的接口收到一股流量，该接口直接连接了信源

老化计时器300s

Data Plane 数据层面：

先看帧尾，根据DMAC确定接受者身份，然后查询MAC地址表。如果没有找到，交换机会泛洪（ VLAN内），如果有要么精确转发，要么丢弃（信源跟接收者是同一个接口）

BUM 广播  组播  未知单播  泛洪

广播域   交换机每个接口都能隔离冲突域，不能隔离广播域

9.IPv4报头与IPv4地址

网络层:

被路由协议

ICMP

ARP

IP地址     ID    Location  32位， X.X.X.X  点分十进制

定义三层报头格式    要被4整除 20字节至60字节

DF不要分片位

MF更多分片位

TTL 0-255 Hop  PCA------R1--------R2-------R3-------PCB     路由选择协议  路由选择环路 Routing  Loops

两次校验   散列表

10.IP地址架构与主类分类，首字节规则

X.X.X.X   每个X是八个二进制  32位 

主类分类：A,B,C单播地址  Node（三层）首字节规则  X.X.X.X 

A:最高位恒为0    0xxxxxxx  0-127  (1-126,0和127不能用)    前8为网络位，后24为主机位，主机位全0（网络号）标记网络本身，和主机位全为1不能用（定向子网广播）可以跨越路由   Smurf攻击

0.0.0.0/0   默认路由   缺省路由

0.0.0.0  未指定地址（发送时）

DHCP动态主机配置协议  PCA------R1-------Server  

127.0.0.1  环回地址  检测网卡驱动

B:最高两位恒为1,0。128-191    前16网络位，后16主机位

C：最高字节最高三位恒为110。  192-223    前24网络位，后8位主机位

D：组播地址，可以不一个网络。

E：特殊用途

255.255.255.255  全向广播地址   一个网络所有  全网络，不可跨越路由

FFFF.FFFF.FFFF MAC广播地址

子网化：将一个主类地址段中的不同地址用于不同网络之间，并且可以解决地址冲突问题

借位  将靠近网络位的主机位变更为网络位

11.0.0.0/8   借一位   子网为   11.0.0.0/9  11.128.0.0/9

主机位至少留两位

子网掩码，1代表网络位，0代表主机位、

FLSM定长子网掩码  所有属于同一个主网的子网段  网络长度完全一直

VLSM不定长子网掩码   

有类Classfull     只分享IP不分享子网掩码

无类Classless    

RIPv1

10.公有地址与私有地址，内网外网地址使用原则

一个节点使用唯一的地址

一个园区对应一个地址

公有地址

私有地址

RFC1918   

10.0.0.0/8

172.16.0.0/16-172.31.0.0/16

192.168.0.0/24-192.168.255.0/24

路由表没有私网路由

NAT/PAT  地址转换协议  内网与公网地址转换  有映射，去时转公回时转私有

PCA------R1----Internet------R2------PC2     要直连Internet，或者，如此不行

11.PC获取地址的方式，静态VS动态

Ipv4 静态配置（路由器，服务器，打印机）  动态配置（PC）

DHCP 动态分配  默认开启  24小时    动态

DNS  域名解析服务器