计算机网络速成笔记

基础

Created At : 2024-03-08 19:52

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计算机网络速成笔记

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是这个视频的笔记，方便学习，后面会有我完整的整个笔记。

第一章-计算机网络概念

概念

计算机网络的定义：计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

计算机网络的组成：通信子网和资源子网。
资源子网:提供共享的软件和硬件资源
通信子网：提供信息交换的网络结点和通信线路。

计算机网络的类型：
拓扑：星型，树形，总线型，环形，网状结构
范围：局域网、城域网、广域网、个人区域网、互联网
传输方式：有线网络、无线网络

计算机网络体系结构

传输方式:
按照传输方向区分：单工、半双工、全双工
按照传输对象区分：单播、多播、广播

数据交换：
电路交换：整个报文从源头到终点连续的传输
报文交换：整个报文先传输到相邻结点，全部存储下来再查找转发表，再转发到下一个结点。
分组交换：将一个报文分成多个分组，传送到相邻结点，再查找转发表，再转发到下一个结点

数据交换的优缺点:
电路：传输可靠，独享带宽
报文：无法传输过大数据、共享带宽
分组:相对灵活、共享带宽

网络协议三要素：语法、语义、时序

OSI参考模型

下层为上层服务

第二章-物理层

物理层的基本概念

四大特性：
机械特性：接口是怎样的
电气特性：用多少伏的电
功能特性:先路上电平电压的特性
过程特性：实现不同功能所发射信号的顺序

两种信号：
模拟信号：特定频段的信号，有更加丰富的表现形式
数字信号：不是1就是0

调制和编码：
调制：模拟信号转换（将任意信号转化成模拟信号）
编码：数字信号转换
区别：数据可以通过编码手段转换成数字信号，也可以通过调制手段转换成模拟信号。
编码的步骤：采样、量化、编码

传输介质：
双绞线：
光纤:多模光纤（传输距离2km）和单模光纤（传输距离100km）
同轴电缆：淘汰了
无线：

三大部分：
源系统：发送数据的一端
传输系统：传输过程中的各种传输介质
目的系统：接收数据的电脑

基本通信技术

四中信道复用技术：
频分复用：划分不同的频率来传输信号
时分复用：划分不同的时间来传输信号
波分复用：根据光波的波长进行传输
码分复用：在同一时间同一频率根据传输的数据码来区分

数据的传输方式：

通过同时间传输数量分为：
串行传输：使用一条数据线，将数据一位一位的依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。
并行传输：数据以组的方式，在多条并行信道上同时进行传输，是在传输中有多个数据位同事在设备之间进行的传输。

通过数据报文的双方都行为分为：
同步传输：在网络中，同步需要接收方和发送放需要同时做好准备。（每个字符都有自己的开始位和停止位）
异步传输：将比特分成小组进行传输。发送放可以在任何时候发送，而接收方从不知道他们会在什么时候到达。

通过传输的信号分为：
基带传输：传输数字信号叫基带传输
频带传输：传输模拟信号叫做频带传输。

第三章-数据链路层

概论

数据链路层的作用：提供相邻结点的可靠数据传输。

帧的概念：
数据链路层的协议数据单元
帧的组成：帧头、数据、帧尾
帧头：源MAC地址、目的MAC地址、类型
帧尾：校验

以太网帧中的MAC和LLC：
MAC：介质控制访问，数据帧的封装和卸装、帧的寻址和识别。mac子层的存在屏蔽了不同物理链路种类的差异性
LLC：逻辑控制访问，传输可靠性保障和控制。实现数据包的分段和重组。

数据链路层分为上层LLC和下层MAC。
LLC对接网络层，MAC对接物理层

数据链路层的两种传输方式：单播和广播

三个基本问题：
封装成帧：首部和尾部添加标记
透明传输：不管什么样的比特组合，都能在链路上传输
差错检测：收到正确的帧就要向发送端发送确认，发送段在一定的期限内若没有收到对方的确认，就认为出现了差错。要重发

局域网中的设备：
集线器：物理层，可以扩大网络的传输距离，同事把所有结点集中在以它为中心的节点上。共享带宽（一层设备）
交换机：数据链路层。独享带宽。用于存储转发，作共享。（二层设备）
网桥：两个端口的交换机（在物理层和数据链路层之间）（1.5层设备）

数据链路层的通信协议

冲突域和广播域：
冲突域：交换机的每个端口都是一个冲突域。冲突域只能发生在一个网段
广播域：交换机的所有端口都在一个广播域，广播域在一个或多个网段内发生。
区别：
1.广播域可以跨网段
2.冲突域是物理层，广播域是数据链路层
3.集线器所有端口都在同一个广播域、冲突域内。
4.同意冲突域共享带宽

虚拟局域网VLAN：
作用：将一个物理的LAN划分成多个广播域的技术。
优点和目的：
1.划分广播域
2.增强局域网的安全性
3.提高健壮性
4.灵活构建工作组

划分VLAN的方式：
基于端口：Access，trunk，hybird，原理：某个端口只允许VLANxxx的数据通过。
基于子网：
基于MAC地址：
基于协议：
基于匹配策略：

CSMA/CD

概念：载波侦听多路访问/冲突检测，是广播型信道中采用一种随机访问技术的竞争型访问方法，具有多目标地址的特点。总线型网络传输数据。

四大要点：
1.先听再发
2.边发边听
3.冲突停止
4.延迟后发

总的来说就是用来检测总线型网络是否冲突的一个方法

PPP协议

点对点通信是一对一信道，因此不会发生碰撞。
因此比较简单，采用PPP协议,其中ppp协议就是用户计算机和ISP进行通信时使用的数据链路层的协议.

ppp最初设计是为两个对等结点之间的IP流量传输提供一种封装协议

CRC-循环冗余校验

CRC_哔哩哔哩_bilibili

第四章-网络层

作用：实现两个端系统之间的数据透明传输，具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。（提供端到端的服务）

单位：分组

网际层协议

ARP地址解析协议
根据IP地址获取物理地址

ICMP网际控制报文协议
通过ICMP传输控制消息，控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。ping

IGMP网际组管理协议：
是用于管理网路协议多播组成员的一种通信协议。IP主机和相邻的路由器利用IGMP来创建多播组的组成员。

RARP反地址解析协议：
根据物理地址找到IP地址

IP

概念：是由IP协议提供的一种统一的地址格式,它为互联网上的每一个网络和每一条主机分配一个逻辑地址,以此来屏蔽物理地址的差异

组成：一个IP地址由4个字节.32位组成,一般用点分十进制的方式表现

IP地址和MAC地址的区别：
1.IP地址是逻辑地址,MAC地址是物理地址
2.MAC地址是唯一的但是IP地址不是唯一的
3.MAC地址主要是工作在第二层，IP地址工作在网络层
4.MAC地址48位，IP地址32位
5.IP地址的分配取决于网络拓扑,MAC地址分配取决于制造商

组成2：由主机地址和网络地址组成的
主机地址：标识某一台设备的地址
网络地址：标识某一个网段的地址

子网掩码：它是一种用来指明一个IP地址都哪些位标识的是主机所在的子网,以及哪些位标识的是主机的位掩码.子网掩码不能单独存在，只能结合IP地址一起使用。它唯一的作用就是区分网络号和主机号。

网络地址：主机号全为0的地址不可用
广播地址：主机号为全1的地址（实体收到广播地址的东西之后，会发给所有端口，不可用）
回环地址:127.0.0.1 也不可用

4.2 IP地址介绍+IP地址分类_哔哩哔哩_bilibili

子网划分

通过修改子网掩码，起到更加精细划分网络号和主机号的作用。

如何判断一个IP地址的网络号:通过子网掩码，比如192.168.1.0000 0000这个的子网掩码就是24位，因为他前面三个都是网络号，而192.168.1.1000 0000的子网掩码就是25位，因为多了一位子网号，也就是那个1。
那么就可以推测，192.168.1.1000 0000这个网段能容纳的个数就是127台设备他的子网掩码就是，255.255.255.128（最后是128是因为1000 0000的十进制就是128）

同样的一个写法，但是子网掩码不同，能证明他连接的设备，信息点，是不同的，

这是一个例题，来
这个是一个C类网段，这是可以连接254台主机的
划分的子网数必须是2的次幂
那我们就给他31个给他，8个子网，也就是这样分配192.168.1.0000 0000加粗的是网络号，那么他的子网掩码就是27位，因为前面三个网络号再加3位网络号就是24+3，所以就是27.
而地址范围就是，每一个子网都列出来，如下

记得27是子网掩码
而网络地址，只要主机号全0就是网络地址
广播地址，主机号全1都就是广播地址