计算机网络概述与网络硬件基础

计算机网络的分类

• 局域网 LAN
• 城域网 MAN
• 广域网 WAN
• 个域网 PAN

网络的拓扑结构

• 总线型
• 星型
• 环型
• 树型
• 分布式结构

网络互连设备

• 物理层
  • 中继器：实现局域网网段互连的，用于扩展局域网网段的长度。
  • 集线器：多路中继器。
• 数据链路层
  • 网桥：连接两个不同的网段，对帧进行过滤与转发。
  • 二层交换机：多端口网桥，按物理地址对帧进行数据转发。
• 网络层
  • 路由器：连接不同的子网，根据IP地址进行路由选择与数据的分组交换。
  • 三层交换机：在二层交换机的基础上增加了部分网络层的功能。
• 应用层
  • 网关：进行协议转换，可以使不同类型的网络系统之间进行通信。

网络传输介质

• 双绞线
• 同轴电缆
• 光纤
• 微波
• 红外线和激光
• 卫星通信

网络的协议与标准

ISO/OSI参考模型

物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层

TCP/IP协议簇

TCP/IP体系（事实上的国际标准）

下往上依次是 网络接口层、网际层、运输层、应用层

特性

TCP/IP协议是Internet的核心协议，是迄今为止发展最为成熟的互联网络协议系统。

（1）逻辑编址。每一台连入互联网的设备都要分配一个IP地址，一个IP地址包含网络号，子网络号和主机号，因此可以通过IP地址很方便地找到对应的设备。

（2）路由选择。在TCP/IP协议中包含了专门用于定义路由器如何选择网络路径的协议，即IP数据包的路由选择。

（3）域名解析。为了方便用户记忆，专门设计了一种更方便的字母式地址结构，称为域名。将域名映射为IP地址的操作，称为域名解析。

（4）错误检测与流量控制。TCP/IP协议可以检测数据信息的传输错误，确认已传递的数据信息已被成功接收，监测网络系统中的信息流量，防止出现网络拥塞

网际层协议

IP

• IP所提供的服务通常被认为是无连接的和不可靠的
• 差错检测和流量控制之类的服务授权给了其他的各层协议

功能：

（1）将上层数据（TCP/UDP数据）或同层的其他数据（如ICMP数据）封装到IP数据报中；

（2）将IP数据报传送到最终目的地；

（3）为了使数据能够在链路层上进行传输对数据进行分段；

（4）确定数据报到达其他网络中的目的地的路径。

ARP和RARP（地址解析协议）

• ARP 将IP地址转化为物理地址MAC
• RARP 将MAC地址→IP地址

ICMP（网络控制信息协议）

主要功能有：通告网络故障、通告网络拥堵、协助解决故障

• 是一个专门用于发送差错报文的协议。
• 由于IP是一种尽力传送的协议，传送的数据报有可能丢失、重复、延迟或乱序，因此IP需要一种避免差错并在发生差错时报告的机制。

传输层协议

TCP

• TCP提供了一个可靠的、面向连接的、全双工的数据传输服务。
• 它采用了一种叫做“重发”的技术。
• TCP协议一般用于传输数据量比较少，且对可靠性要求高的场合
• TCP建立和关闭连接时，通过三次握手和四次挥手

UDP

• UDP是一种不可靠的、无连接的协议，可以保证应用程序进程间的通信。
• 不负责重新发送丢失的或出错、不对接收到的无序IP数据报重新排序、不消除重复的IP数据报、不对已收到数据进行确认、也不负责建立或终止连接。

应用层协议

• FTP（File Transport Protocol 文件传输协议）
  • TCP
  • 21端口控制、20端口传输数据
• SFTP（SSH File Transfer Protocol 安全文件传输协议）
  • 建立在TCP之上，默认端口号22
• TFTP（Trivial File Transfer Protocol 简单文件传输协议）
  • UDP
• Telnet(远程登录协议）
  • 建立在TCP之上，使用23端口
• HTTP（Hypertext Transfer Protocol 超文本传输协议）
  • TCP
• HTTPS(Hypertext Transfer Protocol Secure 超文本传输安全协议）
  • HTTPS在HTTP的基础上加入SSL(安全套接层）
• DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol 动态主机配置协议）
  • 动态地分配IP地址和配置信息
  • UDP
• DNS(Domain Name System 域名系统）
• SNMP(Simple Network Management Protocol 简单网络管理协议）
  • UDP
• SMTP（Simple Mail Transfer Protocol 简单邮件传输协议）
  • 建立在TCP之上，端口号25。

Internet基础知识

域名

• 域名的格式
  • 计算机主机名.本地名.组名.最高层域名
• URL的格式
  • 协议://主机.域名[:端口号]/路径/文件名

IPV4

IP地址的格式

• 一个IPV4地址占4字节(32位)
• 转成十进制后，为4个十进制数字
• 每个十进制数字的取值范围为0~255

IP地址的分类

• A类
  • 网络地址数：主机地址数为1：3
  • 网络地址以0开头
• B类
  • 网络地址数：主机地址数为1：1
  • 网络地址以10开头
• C类
  • 网络地址数：主机地址数为3：1
  • 网络地址以110开头

需注意：主机号全为0代表网段、全为1代表广播地址

子网掩码

• 子网掩码是结合IP地址来看的，用于区分网络号和主机号
• 网络号用1表示，主机号用0表示

IPV6

• IPv6的地址空间为128位，是IPV4的4倍