HCIA----数通

hcie---华为认证ICT专家级工程师

网络

1,需要有一个通道

2，需要有节点

3，需要载体

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与共享。

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

世界上第一台计算机--1946年--计算导弹弹道----分时操作系统

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（1对1传输）

升级硬件资源

增加电脑数量

继续扩大网络

增大距离

问题

1，信号失真---网线（仅仅减小失真，不可完全避免）

2，信号衰减---中继器解决（淘汰）

增加节点---网络拓扑结构

1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

2环形：由节点与节点连接的线路组成闭环。

优点：增加删除设备简单

缺点：当某一节点故障时，会影响全网，导致整张网络瘫痪。

3星型：由中央节点和通过链路连接到中央节点的节点组成。（小型使用）

优点：结构简单，扩展性强，连接方便

缺点：信道利用率低，对中心要求高

4网状：实际上是由星型拓扑扩展而来，使用全连接方式，网状中任意一个节点都属于中心节点（运营商使用）

优点：稳定，从节点到节点有多条路径可选

缺点：结构复杂，成本高

集线器---HUB（实质：多芯总线型）

纯物理设备

缺点

1，安全问题，会给所有人发信息

2，延时问题，产生大量垃圾信息

3，地址问题---MAC地址---48位二进制---十二位十六进制表示（全球唯一）

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，边听边发，冲突停发，随机延迟后重发）---仅仅减少了冲突，没有完全解决冲突

冲突域：连接在同一根导线上的所有的工作站集合

网桥（二层设备--处理二进制信号）---交换机

网络无限传输距离

完全没有冲突

存在单播传输数据

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地址表中。

然后，交换机根据数据报文的目的MAC地址，查询MAC地址表项，如有匹配项，则根据匹配项的指示直接进行单播转发。

若无匹配项，则进行洪泛操作（除数据的进入接口外，均发送一份数据）

MAC地址不是永久记录的，而是存在5分钟的老化时间

交换网络--仅由交换机连接各个节点形成的网络--仅具备十几个节点，最多不超过两百个节点

广播域--洪泛范围

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。2的32次方42亿，点分十进制

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地址的网络位数。

连续的1加连续的0构成

掩码中的数字1所代表的含义为IP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地址称为网关IP。

1，判断是否为同一个广播域

2，若视为同广播域，则将数据发送给交换机，由交换机进行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与其对应的另一种未知地址

ARP工作过程：

发送者PC1

1，PC1发送一个广播域，源IP和源MAC是PC1的，目的IP是网关，目的MAC是FFFF:FFFF:FFFF

2，该数据包会被通广播域内1所有主机接收，并且该报文内容是（ARP请求报文）

3，谁是某某某，请回复我

非目的的主机PC2

由于该广播帧是网络中所有主机均可接收的报文，故PC2会接收到这个数据帧，提取IP地址，发现并不是找自己的，所以会丢弃该数据包

目的主机（网关）：

网关接收到该报文后，会发现目的IP地址是本接口IP，故会查看报文内容，并打开一个数据报文进行回复，其中，包含了本接口的MAC地址。

实际上，设备在进行ARP请求之前，会先查找到本地的ARP缓存表，若本地存在对应关系，则直接按照本地ARP请求报文，接收方会回复ARP应答报文，当发送方接收到ARP应答报文后，会将该报文的内容填充到ARP缓存表中。

ARP缓存表的老化时间---180s

ARP分类

正向ARP---通过IP获取MAC（网络中最常见）

反向ARP---通过MAC获取IP

免费ARP---无故ARP---由于自我介绍和冲突检测

代理ARP---由网关设备代替主机查询MAC地址(帮人查MAC地址)

TCP/IP

最基本计算机协议，美国国防部开发

OSI参考模型

开放式系统互联模型---国际化标准组织ISO提出--协议组（协议模型）

控制层面

1，应用层：接收用户数据，人机交互的接口

2，表示层：将编码转为二进制（加密，解密）---统一格式

3，会话层：针对传输的每一种数据建立一条连接（防止不同数据之间相互干扰）

数据层面

1，传输层：区分流量、定义数据传输方式；TCP、UDP

网络层：通过IP地址进行逻辑寻址

数据链路层：通过MAC地址进行物理寻址

LLC----逻辑链路控制层

MAC----介质访问控制层

物理层：定义协议物理特性（电压、电气、接口规范）；传输比特流

报文的封装和解封装

TCP/IP---互联网使用

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、传输模式、电气电压）

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

速率极低

双绞线

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

组播:给特定的设备汇聚成组，对特定分组的所有设备进行广播

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

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）

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。

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(流控控制接收方报文发送减少)

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