华为hcia网络课程

计算机包括以下五层：

应用层：人机交互的接口，自然语言—>编码
表示层：编码—>二进制
网络层
介质访问控制层：控制物理层设备
物理层：二进制—>电流

交换机

广域的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，它应用在数据链路层。
二层设备：物理信号—>二进制
单播
MAC地址表
自学习功能
查表转发—单播
老化时间—5分钟
洪泛：除源端口外的所有端口都将该数据进行复制转发。

网络扩大

增大距离：网线长度最好100米通过弱电传播，传播时电压下降和波形失真

信号失真
中继器：加大电压，使波形恢复到相似的程度
信号衰减
换传输介质
增加节点

对等网

两台电脑，网线连接，出现了数据的交互，也就是网络的雏形。

路由器

路由器又可以称之为网关设备。路由器就是在OSI/RM中完成的网络层中继以及第三层中继任务，对不同的网络之间的数据包进行存储、分组转发处理，其主要就是在不同的逻辑分开网络。
划分洪泛范围—隔离广播域（收到所有洪泛信息的设备集合）
每一个接口都是一个广播域
转发数据
路由表
通信过程
依靠交换机进行转发-------同广播域
网络拓扑结构
网桥----把物理信号转换为二进制数据，并将数据存在设备内存中，然后重新生成新的物理信号进行发送

总线型

多芯总线：一般网线的铜芯为8，多芯总线的铜芯是由连接的节点控制的。
优点：信道利用高，结构简单，成本低
缺点：同一时刻，只允许两各节点通讯。因为电信号在传输时会相互抵消。
环型
优点：增加和删除节点操作简单
缺点：当某一节点故障时，全网瘫痪
星型：由中心节点和通过链路连接到中心节点的节点组成
优点：结构简单，连接方便，扩展性强，某一PC断开，不影响全网。
缺点：信道利用率不高。对中心节点要求高。
网状（全连接）

IP地址

IP地址分为IPv4和IPv6
分成两部分，网络位+主机位

掩码

32bit二进制
连续的1+连续的0
掩码中的每一位比特位都与IP相对应，其中掩码的1对应的IP地址中的比特位即为网络位。

网关

网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器，与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。

判断是否为同一广播域
假设为同一广播域，将数据转发给交换机，由交换机进行洪泛或单播形式转发。
若不为同广播域，将数据发送给路由器，即网关IP所在设备，再由路由器进行转发。
目的主机接收到该数据报文后，重复上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地址
工作过程：
首先，每个主机都会在自己的ARP缓冲区建立一个ARP列表，以表示IP地址和MAC地址之间的对应关系。
当A要发送数据时，首先检查ARP列表中是否有B的IP地址对应的MAC地址，如果有则直接发送，如果没有就向本网段的所有主机发送ARP数据包，该数据包有：A的IP地址、A的MAC地址、B的IP地址。
当本网络的所有主机收到该ARP数据包时，首先检查数据包中的IP地址是否是自己的IP地址，如果不是，则忽略该数据包，如果是，则首先从数据包中取出A的IP和MAC地址写入到ARP列表中；然后将自己的MAC地址写入到ARP响应包中，告诉A自己是它想找的MAC地址。
A收到ARP响应包后，将B的IP和MAC地址写入ARP列表中，并利用此信息发送数据。如果A一直没有收到响应包，则表示ARP查询失败。

借助路由器进行转发-------跨广播域 OSI七层模型：

应用层
人机交互的接口
网络服务与最终用户的一个接口。
协议有：HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP
表示层
编码—>二进制
数据的表示、安全、压缩。（在五层模型里面已经合并到了应用层）
格式有，JPEG、ASCll、EBCDIC、加密格式等 [2]
会话层
针对传输的每一种数据建立一条连接
建立、管理、终止会话。（在五层模型里面已经合并到了应用层）
对应主机进程，指本地主机与远程主机正在进行的会话
传输层
区分流量、定义数据传输方式（TCP、UDP）
定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验。
协议有：TCP UDP，数据包一旦离开网卡即进入网络传输层
网络层
通过IP地址进行逻辑寻址
实现不同网络之间的路径选择。
协议有：ICMP IGMP IP（IPV4 IPV6）
数据链路层
逻辑链路控制层—LLC；介质访问控制层—MAC
建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验等功能。（由底层网络定义协议）
将比特组合成字节进而组合成帧，用MAC地址访问介质，错误发现但不能纠正。
物理层
传输比特流；定义了物理特性
建立、维护、断开物理连接。（由底层网络定义协议）

物理层

传输比特流；规定物理特性；
集线器、中继器
介质
同轴电缆：早期使用
两种标准，传输距离不同，10M
双绞线
屏蔽双绞线（STP）、非屏蔽双绞线（UTP）
类型：1、2、3、4、5（100M）、超5（1000M）、6（1000M）（传输频率不同）、超6（10000M）、7
光纤
通过光信号进行传输
多模传输快，单模传输慢
双工模式
半双工
全双工
同一物理链路连接的设备双工模式必须相同
线序-----双绞线
网线由双绞线+RJ-45水晶头组成
线序
568A
将568B中的1、3对调；2、6对调
568B
橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕
直连线：两端都是568A或568B
交叉线：一端是568A或568B

数据链路层

网桥、交换机
链路类型
局域网----以太网
广域网----PPP、HDLC、FR、ATM
MAC地址
48位二进制；减号分十六进制表示；
两部分
前24位：表示厂商ID
后24位：表示产品ID
数据帧
以太网-2、802.3
Ethernet_Ⅱ格式
FCS帧校验序列----CSC算法
将数据帧的所有，以一种特定的算法，算出一个数字，为FCS。
帧的发送方式
单播
广播
组播：一对一组

网络层

逻辑寻址
IP地址是有类分址
ABC三类：称为单播地址；D类是组播地址；E类是用于实验。
特殊地址
无效地址：0.X.X.X；0.0.0.0—>所有网络
本地测试地址（环回）：127.X.X.X
广播地址：255.255.255.255 全可以接收
定向广播地址：主机位全1的地址；192.168.1.255/24
本地链路地址：169.254.0.0/16
网段：主机位全0的地址；1.1.1.0/24；X.X.X.0/24、X.X.0.0/16
在任意一个网段中，主机位全1或全0的IP均不能使用。
私有地址
A类：10.0.0.0/8（10.0.0.0-10.255.255.255）
一个地址段
B类：172.16.0.0-172.31.255.255
16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地址
在全球具有唯一性。

TCP协议----传输控制协议

三次握手

四次挥手

IP 报头的最小长度为 20 字节，上图中每个字段的含义如下：

1、版本（version）

占 4 位，表示 IP 协议的版本。通信双方使用的 IP 协议版本必须一致。目前广泛使用的IP协议版本号为 4，即 IPv4。

2、首部长度（网际报头长度IHL）

占 4位，可表示的最大十进制数值是 15。这个字段所表示数的单位是 32 位字长（1 个 32 位字长是 4 字节）。因此，当 IP 的首部长度为 1111 时（即十进制的 15），首部长度就达到 60 字节。当 IP 分组的首部长度不是 4 字节的整数倍时，必须利用最后的填充字段加以填充。

数据部分永远在 4 字节的整数倍开始，这样在实现 IP 协议时较为方便。首部长度限制为 60 字节的缺点是，长度有时可能不够用，之所以限制长度为 60 字节，是希望用户尽量减少开销。最常用的首部长度就是 20 字节（即首部长度为 0101），这时不使用任何选项。

3、区分服务（tos）

也被称为服务类型，占 8 位，用来获得更好的服务。这个字段在旧标准中叫做服务类型，但实际上一直没有被使用过。1998 年 IETF 把这个字段改名为区分服务（Differentiated Services，DS）。只有在使用区分服务时，这个字段才起作用。

4、总长度（totlen）

首部和数据之和，单位为字节。总长度字段为 16 位，因此数据报的最大长度为 2^16-1=65535 字节。

5、标识（identification）

MTU：最大传输单元，由链路类型决定；而以太网中为46~1500字节。

用来标识数据报，占 16 位。IP 协议在存储器中维持一个计数器。每产生一个数据报，计数器就加 1，并将此值赋给标识字段。当数据报的长度超过网络的 MTU，而必须分片时，这个标识字段的值就被复制到所有的数据报的标识字段中。具有相同的标识字段值的分片报文会被重组成原来的数据报。

6、标志（flag）

占 3 位。第一位未使用，其值为 0。第二位称为 DF（不分片），表示是否允许分片。取值为 0 时，表示允许分片；取值为 1 时，表示不允许分片。第三位称为 MF（更多分片），表示是否还有分片正在传输，设置为 0 时，表示没有更多分片需要发送，或数据报没有分片。

7、片偏移（offsetfrag）

占 13 位。当报文被分片后，该字段标记该分片在原报文中的相对位置。片偏移以 8 个字节为偏移单位。所以，除了最后一个分片，其他分片的偏移值都是 8 字节（64 位）的整数倍。

8、生存时间（TTL）

表示数据报在网络中的寿命，占 8 位。该字段由发出数据报的源主机设置。其目的是防止无法交付的数据报无限制地在网络中传输，从而消耗网络资源。

路由器在转发数据报之前，先把 TTL 值减 1。若 TTL 值减少到 0，则丢弃这个数据报，不再转发。因此，TTL 指明数据报在网络中最多可经过多少个路由器。TTL 的最大数值为 255。若把 TTL 的初始值设为 1，则表示这个数据报只能在本局域网中传送。

9、协议

表示该数据报文所携带的数据所使用的协议类型，占 8 位。该字段可以方便目的主机的 IP 层知道按照什么协议来处理数据部分。不同的协议有专门不同的协议号。

例如，TCP 的协议号为 6，UDP 的协议号为 17，ICMP 的协议号为 1。

10、首部检验和（checksum）

用于校验数据报的首部，占 16 位。数据报每经过一个路由器，首部的字段都可能发生变化（如TTL），所以需要重新校验。只校验首部。而数据部分不发生变化，所以不用重新生成校验值。

11、源地址

表示数据报的源 IP 地址，占 32 位。

12、目的地址

表示数据报的目的 IP 地址，占 32 位。该字段用于校验发送是否正确。

13、可选字段

该字段用于一些可选的报头设置，主要用于测试、调试和安全的目的。这些选项包括严格源路由（数据报必须经过指定的路由）、网际时间戳（经过每个路由器时的时间戳记录）和安全限制。

14、填充

由于可选字段中的长度不是固定的，使用若干个 0 填充该字段，可以保证整个报头的长度是 32 位的整数倍。

15、数据部分

表示传输层的数据，如保存 TCP、UDP、ICMP 或 IGMP 的数据。数据部分的长度不固定。

VLSM—可变长子网掩码

通过从主机位借位到网络位的方式，延长子网掩码，从而达到将一个大网络划分为多个小网络；
借出的位数称之为子网位，决定了能划分网络的个数。

CIDR技术----无类域间路由

母网相同，掩码一致
取相同位，去不同位