A.计算机网络

1.定义

2.功能核心：连通性

3.组成：硬件、软件、协议

4.分类

5.网络设备

B.模型

1.TCP/IP常见协议（事实标准）

应用层协议

传输层协议

网络层常见协议：IPv4，IPv6、ICMP，IGMP等

数据链路层协议：以太网、PPPoE、PPP等

地址解析协议 (ARP)（Address Resolution Protocol）

2.OSI参考模型（法定标准）

1.物理层

2.数据链路层

3.网络层

3.计算机网络层次结构的好处

C.性能指标

1.速率

2.带宽

3.吞吐量

4.时延

5.时延带宽积

6.往返时间RTT

7.利用率

D.企业局域网设计

A.计算机网络

1.定义

利用通信线路和通信设备将地理上分散的、具有独立功能的多个计算机系统按不同形式连接起来，以功能完善的网络软件

通信：人与人、人与物、物与物之间通过某种媒介和行为进行的信息传递与交流。

网络通信：终端设备之间通过计算机网络进行的通信。

数据通信网络： 由路由器、交换机、防火墙、无线控制器、无线接入点，以及个人电脑、网络打印机、服务器等设备构成的通信网络。最基本的功能是实现数据互通。

2.功能核心：连通性

3.组成：硬件、软件、协议

4.分类

按照网络范围：广域网WAN，城域网MAN，局域网LAN，个人区域网PAN

PAN 个人网（个人蓝牙、热点）	Personal area network
LAN局域网（多台主机构建）	Local area network 一个网吧网络，一个家庭网络
CAN园区网（大的局域网构建）	Campus area network 学校、互联网公司等
MAN城域网（一个城市构建）	Metropolitan area network 市级或省级电子政务专网等
WAN广域网（城市与城市构建）	Wide area network Internet（因特网）
WLAN无线局域网（WiFi）	Wireless local area network
WWAN无线广域网（3G/4G）	Wireless wide area network

按用途划分：公用网，专用网
按拓扑形态划：星型网络，总线型网络，环型网络，树型网络，全网状网络，部分网状网络

星型网络：
- 优点：
  - 组网成本低
  - 可扩展性较好
  - 一旦发生故障，容易排错
  - 流量路径单一，总部可以对分支机构进行流量管控
- 缺点：一旦中心节点瘫痪，则全网瘫痪
总线型网络：
- 优点：无优点
- 缺点：
  - 不隔离冲突域
  - 带宽分配不均
环型网络：
- 优点：
  - 收尾相连，可靠性高
  - 存在冗余链路
  - 可以提供路由选择
  - 可扩展性好
  - 一旦发生故障，还可以正常转发数据
- 缺点：容易造成环路
树型网络：
- 优点：提供了网络分层分级的思想
- 缺点：可靠性较低，一旦上路出现链路故障，则下路全网瘫痪
全网状型网络：
- 优点：可靠性极高，有大量的冗余链路
- 缺点：组网成本高，组网周期长，排错难度大

5.网络设备

交换机：距离终端用户最近的设备，用于终端用户接入网络、对数据帧进行交换等

终端设备（PC，服务器等）的网络接入

交换机的每一个端口都是一个冲突域

交换机不隔离广播域

自由划分VLAN
路由器：网络层设备，可以在因特网中进行数据报文转发。路由器根据所收到的报文的目的地址选择一条合适的路径，将报文传送到下一个路由器或目的地，路径中最后的路由器负责将报文送交目的主机。使设备能够跨网段通信，为设备通信寻址。
路由器即隔离广播域，又隔离冲突域

路由器的每一个端口都是单独的广播域和冲突域

连接、通过交换机，组成二层网络
防火墙：网络安全设备，用于控制两个网络之间的安全通信。它通过监测、限制、更改跨越防火墙的数据流，尽可能地对外部屏蔽网络内部的信息、结构和运行状况，以此来实现对网络的安全保护。
隔离不同安全级别的网络

实现不同安全级别的网络之间的访问控制（安全策略）

用户身份认证

实现远程接入功能

实现数据加密及虚拟专用网业务

执行网络地址转换

其他安全功能
无线设备

B.模型

因为OSI协议栈比较复杂，且TCP和IP两大协议在业界被广泛使用，所以TCP/IP参考模型成为了互联网的主流参考模型。

1.TCP/IP常见协议（事实标准）

TCP/IP模型
常见协议标准化组织：IETF、 IEEE、 ISO

数据通信系统由信源、信宿和信道组成。

串行数据通信的方向性结构：全双工、半双工和单工通信。

应用层协议

应用层为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务。应用层协议会指定使用相应的传输层协议，以及传输层所使用的端口等。

1.HTTP 80 (TCP) 超文本传输协议，提供浏览网页服务。是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。设计HTTP最初的目的是为了提供一种发布和接收HTML页面的方法。

2.Telnet 23 (TCP) 远程登陆协议，提供远程管理服务。Telnet为用户提供了在本地计算机上完成远程设备工作的能力。用户通过Telnet客户端程序连接到Telnet服务器。用户在Telnet客户端中输入命令，这些命令会在服务器端运行，就像直接在服务端的控制台上输入一样。

3.FTP 20、21 (TCP) 文件传输协议，提供互联网文件资源共享服务。是一个用于从一台主机传送文件到另一台主机的协议，用于文件的“下载”和“上传”，它采用C/S（Client/Server）结构。

4.SMTP 25 (TCP) 简单邮件传输协议，提供互联网电子邮件服务 MIME POP3

5.TFTP 69 (UDP) 简单文件传输协议，提供简单的文件传输服务

传输层协议

1.TCP：一种面向连接的、可靠的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。传输效率低，类似于打电话，TCP在通信前需要建立关系来确认之间状态。

2.UDP：一种简单的无连接的传输层协议，由IETF的RFC 768定义。传输效率高，类似于群聊，UDP在通信前不需要建立关系来确认之间的状态

面向连接：要进行三次握手，a问b，b回a后，再进行传输无连接：不管在不在直接发

客户端使用的源端口一般随机分配，目标端口则由服务器的应用指定；
源端口号一般为系统中未使用的，且大于1023；
目的端口号为服务端开启的应用（服务）所侦听的端口，如HTTP缺省使用80。
TCP的建立 - 三次握手
TCP的序列号与确认序列号
TCP的窗口滑动机制：TCP通过滑动窗口机制来控制数据的传输速率
TCP的关闭 - 四次挥手 当数据传输完成，TCP需要通过“四次挥手”机制断开TCP连接，释放系统资源。

网络层常见协议：IPv4，IPv6、ICMP，IGMP等

数据链路层协议：以太网、PPPoE、PPP等

地址解析协议 (ARP)（Address Resolution Protocol）

根据已知的IP地址解析获得其对应的MAC地址。arp协议在TCP/IP模型中属于IP层（网络层），在OSI模型中属于链路层。

2.OSI参考模型（法定标准）

名称	功能	PDU
1.物理层	在媒介上传输比特流；提供机械的和电气的规约	Bit 比特位
2.数据链路层	将分组数据封装成帧；在数据链路上实现数据的点到点、或点到多点方式的直接通信；差错检测	Frame 帧
3.网络层	路由(路径选择),逻辑的地址(IP) 定义逻辑地址；实现数据从源到目的地的转发	Packet 数据包
4.传输层	建立、维护和取消一次端到端的数据传输过程可靠与不可靠传输服务, 重传机制	Segment 数据段
5.会话层	区分不同的应用程序的数据.操作系统工作在这一层在通信双方之间建立、管理和终止会话	Data 数据
6.表示层	进行数据格式的转换，以确保一个系统生成的应用层数据能够被另外一个系统的应用层所识别和理解	Data
7.应用层	对应用程序提供接口	Data

“点到点”：物理层、数据链路层、网络层 “端到端”:传输层、会话层、表示层、应用层

分层：下层为上层提供服务，每层实现特定的功能。第n层在向第n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。仅仅在相邻层间有接口，且提供服务的具体实现细节对上层完全屏蔽
OSI 模型的工作机制
1、发送端：数据由上层向下层传递时要封装，封装实际上是给数据打上相应标记的过程，打标记的目的在于让接收方可以正确的理解和处理数据。
2、接收端：数据有下层向上层传递时要解封装，解封装的过程是根据发送方在同等层次上打上的标记判断如何进行下一步处理数据，然后去封装最后将数据向上传输。
3、接收端和发送端之间进行同层之间PDU(protocol data unit协议数据单元)的虚通信，物理层之间进行的是实际通信。
4、从发送方角度来看，上层为下层提供有待加工的数据，下层为上层提供支持和服务。端口：区分不同的服务

1.物理层

1.介质类型:

双绞线：屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）
同轴电缆：粗缆和细缆
光纤：单模光纤和多模光纤

2.连接器类型: BNC接口, AUI接口, RJ45接口, SC/ST接口

3.双绞线传输距离是100米.

4.HUB集线器: 一个广播域，一个冲突域．泛洪转发. 共享带宽.

直通线: 主机与交换机或HUB连接
交叉线: 交换机与交换机,交换机与HUB连接
全反线(Rollback): 用于对CISCO的网络设备进行管理用.

直通线线序（T568B）：

两端水晶头线序相同：1－8脚对应线为：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕

交叉线线序（T568B）

一端水晶头线序为： 1－8脚对应线为：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕

另一端水晶头线序为：1－8脚对应线为：白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕

2.数据链路层

1. 交换机与网桥
2. 交换机与网桥有多少个段(端口)就有多少的冲突域.
3. 交换机与网桥所有的段(端口)在相同的广播域

3.网络层

1. 路由器
2. 路由实现路径的选择(路由决策).Routing Table
3. 广域网接入.
4. 路由器广播域的划分(隔断).

3.计算机网络层次结构的好处

各层之间是独立的
灵活性好
结构上可分割开
易于实现和维护
有利于功能复用
能促进标准化工作

C.性能指标

1.速率

定义：每秒钟传输的比特数量，即比特率。单位：b/s(比特每秒)=bit/s=bps，kb/s(k=10^3=千)，Mb/s(M=10^6=兆)，Gb/s(G=10^9=兆)，Tb/s(T=10^12=太) 1字节Byte=8比特bite
在速率中：1kb/s=10^3b/s 在存储容量中：1kb=1024B=1024*8b

2.带宽

网络的通信线路传输数据的能力，即最高速率。单位：b/s(比特每秒)

3.吞吐量

表示在单位时间内通过某个网络或接口的数据量，包括全部上传和下载的流量。吞吐量受网络带宽或网络额定速率的限制。

4.时延

数据或分组从网络（或链路）的一端传送到另一端所需要的时间。时延有时也称为延迟或迟延。
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延

（1）发送时延（传输时延）：主机或路由器将整个分组的所有比特发送到通信线路上所需要的时间。通常是以信道最高数据率发送数据，因此发送速率可替换为信道带宽。

（2）传播时延：电磁波在信道中传播一定距离而花费的时间。传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。

（3）排队时延：结点缓存队列中分组排队所经历的时延。分组数据再进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发接口后，还要再输出队列中排队等待转发，这就产生了排队时延。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量，随时间变化会很大。

（4）处理时延：交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。

对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。提高链路带宽减小了数据的发送时延。

5.时延带宽积

"某段链路现在有多少比特" 时延带宽积 bit = 传播时延 s × 带宽 b/s

6.往返时间RTT

它表示从发送方发送数据开始，到发送方接收到来自接收方的确认（发送方收到后立即发送确认），总共经历的时间。RTT越大，在收到确认前可发送的数据越多。

RTT= 往返传播时延（=传播时延*2）+末端处理时间

7.利用率

利用率是指网络有百分之几的时间是被利用的（有数据通过），没有数据通过的网络利用率为零。 U是网络利用率，D表示网络当前时延，D0表示网络空闲时的时延

D.企业局域网设计

二层结构的局域网：接入层、汇聚层

三层结构的局域网：接入层、汇聚层、核心层

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