HICA:数通/网络域
数通
1.需要有一个通道
2.需要有个节点
3.都有载体
通过一些特殊的通道把分布在不同地理位置的物品连接起来,从而实现信息的传输和共享。
网络作用:
1.数据通信
2.资源共享
3.分布处理
计算机网络基础
世界第一台计算机–1946年–计算机导弹弹道的—分时计算系统
二进制语言(机器语言)
自然语言–编码
编码–二进制
介质访问控制层:控制硬件,将二进制转换为电流,并控制物理层输出电流。
计算–cpu
对等网
- 升级硬件资源
- 增加电脑数量
继续扩大网络
增大距离
信号失真
- 网线
- 仅仅减少失真不能完全避免
信号衰减
- 中继器
增加节点
- 网络拓扑结构
- 总线型:由一条多芯网线向四周延展,连接各个节点。
- 优点:信道利用率高,结构简单,成本低
- 缺点:同一时刻,仅允许两个节点进行通讯
- 环形:由节点与节点连接到线路组成闭环。
- 优点:增加和删除设备简单
- 缺点:信道利用率低,对中心节点要求高
- 星型:由中央节点和通过链路链接到中央节点的节点组成
- 优点:结构简单,扩展性强,连接方便
- 缺点:信道利用率低,对中心节点要求高
- 星型:由中央节点和通过链路链接到中央节点的节点组成
- 网状:实际上是由星型拓扑扩展而来,使用全连接的方式,网状中任意一个节点都属于中心节点
- 优点:稳定,从节点到节点有多条路径可选—运营商网络
- 缺点:结构复杂,成本高
集线器—HUB
纯物理层设备
缺点:
1.安全问题
2.延时问题—产生大量的垃圾信息
3.地址问题—MAC地址–48二进制—12位十六进制
4.冲突问题—载波侦听多路访问/冲突检测机制—CSMA/CD(先听后发、冲突停发、随即延迟后重发)–仅仅减少了冲突,并没有完全解决
- 冲突域:连接在同一根导线上的所有工作站的集合
网络无线传输
完全没有冲突
存在单薄传输数据
出现了一台设备,网桥(二层设备–处理二进制信号)–交换机
交换机
- 识别MAC地址—MAC地址自学习
- MAC地址自学习功能:交换机在接收到一个数据报文后,根据数据报文中的源MAC地址,与接收该报文的接口形成对应关系,并记录在MAC地址中。
- 然后,交换机根据数据报文的目的MAC地址,查询MAC地址表项,若有匹配项,则根据匹配行动指示直接进行单播转发
- 若无匹配项,则进洪泛转发(除了数据接口外,均发送一份数据)
- MAC地址表不是永久记录的,而是存在老化时间–5分钟
交换网络–仅仅由交换机连接各个节点形成的网络–仅具备十几个节点,最多不超过200节点。
广播域–洪泛的范围
路由器
隔离广播域
- 路由器的一个接口就是一个独立的广播域。
转发数据
- 依靠路由表进行数据转发
依靠交换机进行数据转发—同广播域
借助路由器进行数据转发—跨广播域
IP地址
ipv4:32位二进制构成
ipv6:128位二进制
IP地址分为两部分:
网络位:表示该IP所在的网络
主机位:表示主机号
掩码
- 掩码是32位二进制组成,用以判断IP地址的网络位。
- 连续的1+连续的0组成。(必须以1开头)
- 掩码中的数学1所代表的含义位IP地址的比特位为网络位。
网关
被称为一个广播域的门户,也就是路由器与该广播域所连接的接口,这个接口的IP地址称之为网关。
1.判断是否为同一广播域
2.若为同广播域,则将数据发送给交送给交换机,由交换机进行洪泛或单播形式转发数据
3. 若为不同广播域,则将数据发送给路由器,即网关IP所在设备,再由路由器进行数据转发
4. 目的主机接收到该数据后,重复前三步操作进行数据发送
ARP协议
原理:根据已知的地址来获取另一种未知的地址
ARP工作过程:
- pc1发送一个广播帧,源IP和源MAC是PC1的,目的是MAC是FFFF:FFFF:FFFF
- 该数据包会被同广播域内所有主机接受,而且报文内容是(ARP请求报文)
- 谁是某某某IP,请回复
非目的主机PC2:
- 由于该广播帧是网络中所有主机云可接受的报文,故
PC2会接收这个数据帧,提取IP地址,发现并不是找自己的,所以会丢失该数据包。
TCPK/IP
美国国防部开发
OSI参考模型:
开放式系统互联模式—国际化标准组织ISO提出—协议组(协议模型)
- 应用层:接收用户数据,人机交互的接口
- 表示层:将编码转化为二进制(加密,解密)—统一格式
- 会话层(数据):针对传输的每一位数据建立一条连接(防止不同数据之间相互干扰)
- 控制层面:上三层
- 数据层面:下三层
- 传输层(段):区分流量、定义数据传输方式;TCP,UDP
- 网络层(包)
- 数据连接层(帧):
- LLCC----逻辑链路控制层
- MAC—介质访问控制层
- 物理层:
PDU
协议数据单元-----数据在不同层面的表现形式
上三层----数据
传输层----数据段
网络层----数据包
数据链路层-数据帧
物理层----比特流
物理层
- 规定了一些物理特性(数据传输速率)
- 代表设备:中继器、集线器
- 介质:
- 同轴电缆—淘汰
- 10BASE5—粗同轴电缆–500m
- 10BASE2—细同轴电缆–185m
- 双绞线
分为屏蔽双绞线(STP),非屏蔽双绞线(UTP)
类型:1、2、3、4、5、超5、6、超6、7、8光纤
- 同轴电缆—淘汰
- 介质:
- 双工模式
全双工:通讯双方都能同时发送和接收数据
半双工:通信双方都能发送和接收数据,但是不能同时进行
同一条物理线路上的设备双工模式必须相同。 - 线序
568A
568B
橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕
直连线、交叉线
数据链路层
- 代表设备—网桥、交换机
- 链路类型
局域网—以太网(MAC地址)
广域网 - MAC地址----物理地址----二层地址
前24位:表示厂商ID
后24位:表示产品ID - 数据帧
以太网-2格式、IEEE 802.3格式。 - 帧发送方式
单播、广播(目的MAC=FFFF:FFFF:FFFF)、组播
网络层
- IP地址----逻辑寻址—全网唯一
- IP地址的有类分址-----根据IP地址前八位二进制的数字特征分类
A:0XXX XXXX-----0.0.0.0-127.255.255.255----掩码为8。
B:10XX XXXX-----128.0.0.0-191.255.255.255—掩码为16。
C:110X XXXX-----192.0.0.0-223.255.255.255----掩码24。
D:1110 XXXX-----224.0.0.0-239.255.255.255
E:1111 XXXX------240.0.0.0-255.255.255.255 - 特殊地址—不能手工配置在电脑上
0.0.0.0-----网络地址(代表所有地址,或代表没有地址)
255.255.255.255----受限广播地址
192.168.1.0/24----主机位全0------代表该广播域------网段
192.168.1.255/24—主机位全1-----定向广播地址
127.X.X.X----本地测试地址
169.254.0.0/16-----本地链路地址 - 私有地址-----可重复
A类:10.0.0.0-10.255.255.255----一个地址段
B类:172.16.0.0-172.31.255.255-----十六个地址段
C类:192.168.0.0-192.168.255.255----256个地址段 - 公有地址
除了上述私有地址和特殊地址外的所有单播地址。
A\B\C三类—>单播地址----可以做源地址,也可以做目的地址
D----->组播地址----只能当做目的地址使用
E----->保留地址(科研地址)
IP报文头部
- IP分片-----MTU(最大传输单元)—以太网中MTU=1500字节
标识位----给每一个分片的数据报文分配一个序列号,从小到大,一次加一,用于让接收方重组数据
标志位—3bit
第一位----无意义,用0填充
第二位----DF位----若该位置为1,则代表未分片;若为0,则代表分片。
第三位----M位-----表示该报文是否是最后一片。若为1,则代表后续还有报文。
片偏移----计算数据报文在源数据报文中的相对位置,单位为8字节。
传输层
- 端口号—标识进程----16位二进制
0-65535
1-1023—著名端口(静态端口)
1024-65535—动态端口----某些协议自动随机生成的
常见端口号
telnet-----23
ftp-----20/21
http----80
https----443
DNS----53
TCP协议----传输控制协议
是一种面向连接的可靠性协议
可靠性
确认机制:传输确认,每收到一个数据段,均需要进行一次确认
重传机制:当一个数据段中的某个报文丢失,会提醒要求重新传输该丢失报文
排序机制:传输一个数据段,被分为多个报文,从不同路径传输,最终到达目的地的顺序会被打
乱,需要重新排列组合恢复原始报文内容
流控机制(滑动窗口机制):调节窗口大小来对流量进行控制
窗口大小:指无需等待确认就可以连续发送的最大数据量
TCP分段
TCP协议封装的数据不允许在IP层面进行分片操作。
MSS(最大传输段)= MTU-IP头部-TCP头部
PMTU—路径MTU发现协议
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