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路由交换技术基础 计算机网络基本概念 计算机网络基本概念#xff1a; 很多电脑和设备通过电线或无线信号连在一起#xff0c;可以互相“说话”和“分享东西” 网络的主要形式和发展历程#xff1a; 诞生阶段-最早的计算机网络是以单个计算机为中心的联机系统-终…知识点分布
路由交换技术基础 计算机网络基本概念 计算机网络基本概念 很多电脑和设备通过电线或无线信号连在一起可以互相“说话”和“分享东西” 网络的主要形式和发展历程 诞生阶段-最早的计算机网络是以单个计算机为中心的联机系统-终端没有计算能力只有输入输出设备 形成阶段-多个主机通过线路互联提供数据和服务共享-互联网的前身 互联互通阶段-国际标准化组织提出了开放系统互连参考模型OSI/RM推动了不同网络之间的互联形成互联网 高速网络技术阶段-因特网迅速普及成为全球最大的计算机网络 网络的分类及 常见概念包括拓扑类型、交换方式、性能指标等 按地理位置分类 -局域网LAN-连接个人电脑、打印机等设备像校园网 -城域网MAN-覆盖一个城市的网络连接多个局域网 -广域网WAN-互联网就是最大的广域网可以跨域一个广的范围 按拓扑类型分类 -星型拓扑-所有设备连接到中心节点中心节点故障会影响整个网络。 -环形拓扑-所以设备形成一个闭环数据沿着单向传输。 -总线型-所有设备连接到一条主干线数据在总线上广播传输。像公交车主干线乘客各设备在公交车上每个人都能听到车内的广播 交换方式 -电路交换-像打电话一样建立专用通道进行数据传输 -报文交换-将数据分成一个个报文几百到几千字节进行传输每个报文独立寻址报文包含目标地址信息 -分组交换-将数据包分成小的数据包进行传输每个数据包有独立的地址到达目的地后再重新组装---数据包是组成报文的基本单位多个数据可以组成一个报文因此数据单位它更小 性能指标 -速率-数据传输的速度单位是比特每秒越大越快 -带宽-单位时间内能通过的最大数据量像水管越粗能流过的水越多 -吞吐量-实际通过网络的数据量。吞吐量越大一次能通过的数据量就越大 -时延-数据从发送到接收的时间差。越小越快 -往返时延RTT-数据从发送端到接收端再返回去的时间RTT越小通信越及时 -利用率-网络资源的使用率 TCP/IP 协议栈和 OSI 参考模型 OSI 参考模型与 TCP/IP 模型的定义和特点 特点OSI 参考模型将网络从逻辑上分成了七个部分TCP/IP 模型将网络从逻辑上分成了四层层次结构OSI有七层物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。TCP/IP有四层网络接口层、网际层互联网层、传输层、应用层。服务类型提供面向连接和无连接两种通信服务机制。同样提供面向连接和无连接两种通信服务机制。协议规范先有模型后有协议规范。先有协议集然后建立模型。应用领域适用于各种网络但实现复杂。独立于特定的计算机硬件和操作系统可移植性好。分层细节对服务和协议做了明确区分。没有充分明确区分服务和协议。历史背景由国际标准化组织ISO在1984年发布。由美国国防部在20世纪70年代开发。使用范围没有被广泛采用因为过于复杂。广泛应用于实际的网络中成为现代计算机网络的主要参考模型。 OSI 参考模型 具体像你要给朋友远程传达信息 -应用层写信-在网络设备上打开一个应用程序发送微信或邮件 -表示层装信封-把信放进信封。“信封”代表经过编码格式转换、加密或压缩等处理后的数据形式 -会话层贴上邮票-在信封上贴邮票表示验证通过这是一次对话或会话的开始。 只有验证通过才能建立连接并访问共享文件夹 -传输层选择交通工具-你决定是通过tcp可靠的或UDP不保证送达的发送。 -网络层导航到邮局即路由器-数据包在网络中寻找路径 -数据链路层开车到邮局的过程-数据在物理媒介上传输-对应交换机 -物理层递交信件-数据最终通过物理介质网卡发送出去 TCP/IP模型 具体像你要给朋友远程传达信息 -应用层写信-同上在网络设备上打开一个应用程序发送微信或邮件 -传输层-选择tcp或UDP -网络层导航到邮局-直接开车去邮局 -网络接口层递交信件-把信交给邮局工作人员 局域网的基本原理 主要的局域网技术以太网技术发展历程主要以太网技术标准 CSMA/CD MAC 地址以太网接口和线缆以太网设备和拓扑光纤及其接口类型 WLAN 基本原理等 -局域网LAN是指在一个相对较小的地理范围内如家庭、办公室或学校等由多台计算机和其他设备组成的网络系统。这些设备通过通信协议在同一协议下进行通信 知识点描述实例应用局域网定义在较小地理范围内连接多台计算机和其他设备的网络系统家庭、办公室、学校网络拓扑结构星型、总线型、环型星型适合扩展总线型成本低环型高效通信协议以太网、Wi-Fi、TCP/IP以太网最常用MAC地址唯一标识设备的地址固化在网卡中CSMA/CD一种流量控制机制用于检测数据在传输过程中是否发生碰撞。如果发生碰撞设备会等待一段时间后重新发送数据以太网技术发展从10 Mbps到千兆以太网提升网络传输速度以太网接口双绞线、光纤双绞线用于普通连接光纤用于高速连接以太网设备 集线器、交换机 网络设备 集线器适合简单网络-总线型拓扑交换机适合复杂网络-星型 网络设备包括网卡、交换机、路由器等 WLAN基本原理利用无线电波传输数据Wi-Fi网络光纤接口ST、SC、LC等根据需求选择不同接口类型 广域网基本原理 广域网技术的功能和特点主要广域网技术广域网主要连接方式及其各 自的连接模型等。 -广域网WAN是一种覆盖范围广泛的计算机网络用于连接不同地理位置的局域网。广域网能够跨越城市、国家甚至全球实现远距离的数据传输和资源共享 -主要功能远程数据通信、资源共享和集中管理。可以让不同地理位置的设备跨地区信息交换 -特点-覆盖范围到全球-较高的宽带要求-可以专线、电路交换、分组交换等多连接方式-复杂的协议支持 广域网技术功能特点连接方式实例应用HDLC高级链路控制同步传输面向比特点对点即专线方式企业内部网络PPP点对点建立、维护和终止点对点连接传输上支持多协议或多路复用的数据包支持验证和多种网络层协议点对点远程办公访问帧中继 一种快速分组交换技术 完成统计复用、帧透明传输和错误检测功能 采用虚电路技术分组交换企业数据中心互联ADSL非对称数字用户线利用现有的电话线提供高速互联网接入非对称性上行和下行速度不同电路交换家庭宽带接入EPON以太网无源光网络光纤接入高带宽、低成本光纤城市宽带网络SDH同步数字体系通过时分复用技术提供端到端专线连接时分复用电路交换长途通信服务OTN光传送网基于波分复用技术实现多业务接入、处理和传送波分复用光纤数据中心互联 IP 基本原理 IP 协议族 IP 的功能和特点 IP 网络基本结构 IP 封装 IP 地址的构成和 分类IP 包的发送、转发和接收 ARP/RARP/ 代理 ARP 工作原理等 ip是网络层的协议它规定了数据的封装方式和网络节点的标识方式用于网络上数据的端到端的传递 ip协议的功能和特点 -标识节点和链路 用唯一的ip地址标识每一个节点 用唯一的ip网络号【1】标识每一个链路 -寻址和转发 确定节点所在网络的位置进而确定节点所在的位置 ip路由器选择适当的路径将ip包转发到目的节点 -适应各种数据链路 根据链路的MTU传输最大帧长对ip包进行分片和重组【2】 为了通过实际的数据链路传递信息须建立ip地址到数据链路层地址如以太网中的MAC地址的映射直接标识目的设备 【1】网络号、主机号 A类地址第一个字节“.”取值范围是1-126ip地址10.1.2.3网络号是10主机号是1.2.3 B类地址第一个字节的取值范围是128-191ip地址130.10.1.2网络号是130.10主机号是1.2 C类地址第一个字节的取值范围是192-223ip地址是192.168.1.2网络号是192.168.1主机号是2 D类地址用于多播地址范围是224.0.0.0到239.255.255.255没有明确的网络号主机号之分 E类地址用于保留实验和研究地址范围是240.0.0.0到255.255.255.255没有明确的网络号主机号之分 根据子网掩码区分的话32位二进制数连续的1就是网络号部分连续的0部分就是主机号部分 【2】分片和重组 分片的原因当ip层传输的数据包超过了数据链路层的MTU时就对ip包分片 分片过程ip协议将原来的数据包分割成多个片段这些片段都包含了ip包头和部分数据ip包头中的一些字段会被修改得以标识该片段在原来数据包中的位置。 重组的过程当分片后的数据包到达目的主机时目的主机的ip层会根据ip包头中的标识、标志和片偏移等字段将这些分片重新组合成原来的ip数据包只有当所有的分片都正确到达并成功重组后目的主机才能将完整的数据包向上层协议如传输层的tcp或UDP交付。如果在规定的时间内有片段丢了或损坏就可能触发重传机制 ip网络基本结构 ip网络由多个网段组成每个网段对应一个链路。路由器负责将网段连接起来适配链路层协议在网络之间转发数据包 ip封装 ip数据报文由报头和数据两部分组成报头的前一部分是固定长度共20字节是所有ip数据必须具有的。在报头的固定部分的后面是一些可选字段其长度是可变的。 ip包的发送、转发和接收 -同网段通信如果源地址主机和目标地址主机在同一网段目标IP地址被ARP协议解析为MAC地址然后根据MAC地址源主机直接把数据包发给目标主机。 -同网段通信网关一般为路由器的IP地址被ARP协议解析为MAC地址。根据该MAC地址源主机将数据包发送到网关。网关根据数据包中的网段ID寻找目标网络。如果找到将数据包发送到目标网段如果没找到重复步骤将数据包发送到上一级网关。 APR/RAPR/代理ARP工作理 --ARP地址解析协议ARP用于把已知的ip地址解析为MAC地址。“当主机A需要与主机B通信时会广播ARP请求询问B的ip对应MAC地址。B就以单播形式回复A它的MAC地址” -RARP逆向地址解析协议 适用于无盘工作站广播RARP请求请求中携带自己的MAC地址RARP server收到后返回单播RARP响应告诉工作站它的IP应该是什么。 -代理ARP就像主机A与主机B之间有个路由器仅限AB在同一个子网内当B不能响应ARP时中间路由器知道它的MAC地址于是由这个路由器代理响应ARP请求方式相同 但容易出现安全漏洞。 TCP 和 UDP 基本原理 TCP 和 UDP 功能和特点 TCP 和 UDP 封装 TCP 连接建立 和拆除端口号 TCP 的确认、重传和窗口机制等。 TCP和UDP功能特点 -TCP面向连接的协议面向连接的协议提供可靠的数据传输。它通过三次握手建立连接四次挥手断开连接。TCP具有确认机制、重传机制和流量控制保证数据的顺序和完整性。适用浏览页面之类的 -UDP用户数据报协议):无连接的协议不提供可靠性但传输速度快。UDP适用于对实时性要求高的应用如视频通话和在线游戏 三次握手四次挥手较完整来说是TCP数据封装过程中建立连接三次握手和断开连接四次挥手的过程 1.建立连接方式在发送数据前 -第一次握手客户端发送一个SYN同步序列号给服务器 -第二次握手服务器收到SYN包后回复一个SYN-ACK同步确认包 -第三次握手客户端收到SYN-ACK后再回复一个ACK确认包连接建立完成 -----数据传输 2、断开连接数据传输完成后 -第一次挥手客户端发送一个FIN结束包 -第二次挥手服务器回复一个ACK包 -第三次挥手服务器发送一个FIN包 -第四次挥手客户端收到FIN包回复一个ACK包断开连接 TCP封装包括源端口号、目的端口号、序列号、确认号、数据偏移、保留位、控制位如SYN、ACK、FIN等、窗口大小、校验和等字段。 -建立连接三次握手 -数据传输一旦连接建立客户端和服务器就可以开始传输数据 数据被分割成多个段每个段都有一个序列号和一个确认号。每个段都包含源端口号和目标端口号以确保数据能正确送达。 -断开连接 UDP封装包括源端口号、目的端口号、长度和校验和字段。 -直接数据传输 UDP是无连接的适用不需要建立连接数据直接发送 每个数据报文包含源端口号和目标端口号 UDP不保证数据的可靠性所以没有确认机制ACK 描述示例TCP面向连接、可靠的通信协议浏览网页UDP无连接、不可靠的通信协议在线视频通话三次握手建立TCP连接的过程浏览器与服务器四次挥手断开TCP连接的过程浏览器与服务器数据分段将数据分成多个段或数据报网页内容、视频流端口号每个应用程序都有一个唯一的端口号HTTP:80, HTTPS:443确认机制确保数据包按顺序到达且没有丢失发送方没有收到ACK就重新发送TCP无连接无需建立连接即可传输数据UDPTCP的重传机制如果发送方在超时时间内K倍RTT【RTT是往返时间】没有收到接收方的确认信息它会认为数据可能丢失或者损坏于是会重新发送数据包比如你在寄信的时候如果邮局在规定的时间内没有收到回执单他们会再次尝试投递或者退回给你--重传机制的作用。TCP的窗口机制用窗口机制来控制数据的发送和接收速度。发送方会根据接收方的处理能力来调整发送的速度避免因为发送过快而导致接收方无法处理。 H3C路由器、交换机及操作系统 路由器和交换机的作用路由器和交换机的基本构成 -路由器的作用 网络连接路由器用于连接不同的网络LAN、WAN可以连接多个它能够在不同网络之间转发数据包实现网络间的通信 路径选择路由器根据路由表和路由算法来选择数据包从源地址到目的地址的最佳传输路径。当一个数据包到达路由器时路由器会查看目标 IP 地址并根据其内部的路由表决定将数据包转发到哪个接口 网络隔离可以划分不同的子网实现网络的隔离。通过配置不同的子网掩码和 IP 地址段路由器可以将一个大的网络划分为多个较小的、便于管理的子网提高网络的安全性和可管理性 -交换机的作用 数据交换交换机的主要功能是在局域网内实现数据交换。它可以将从一个端口接收到的数据帧快速地转发到目标设备所在的端口从而实现局域网内设备之间的高速通信 拓展接口交换机提供多个端口可以连接多个网络设备如计算机、服务器、打印机等。通过交换机可以方便地扩展局域网内的连接数量满足更多设备接入网络的需求 冲突域隔离交换机能够分割冲突域。在以太网中当多个设备同时发送数据时可能会产生冲突影响网络性能。交换机通过为每个端口创建独立的冲突域减少了冲突发生的概率提高了网络的整体性能 -操作系统 路由器的操作系统Cisco 的 IOS、H3C 的 Comware 负责管理路由器的硬件资源执行路由协议提供用户配置界面等。操作系统中的路由协议RIP、OSPF、BGP 等用于计算和维护路由表确定数据包的转发路径 交换机的操作系统负责管理交换机的硬件资源实现数据帧的转发、MAC 地址学习和老化机制等功能一些高级交换机还支持 VLAN虚拟局域网配置、QoSQuality of Service服务质量管理等功能 访问 CLI 命令行界面 这是Linux复习内容 知识点描述示例命令行界面CLI一种与计算机交互的方式通过输入文本命令来执行操作。打开终端或命令提示符。访问 CLI -通过telnet访问【trlnrt ip地址】 -通过SSH访问-选择 SSH 连接方式并输入设备的 IP 地址 改变目录使用 cd 命令可以移动到不同的目录。cd 目录名列出文件使用 ls 命令可以查看当前目录下的文件和文件夹。ls查看网络接口状态使用 ifconfig 命令可以查看网络接口的信息。ifconfig更改 IP 地址使用 ifconfig 命令可以手动设置网络接口的 IP 地址。sudo ifconfig eth0 192.168.1.100 netmask 255.255.255.0 网络设备文件管理 知识点解释实例网络设备文件系统网络设备文件系统是指存储和管理网络设备上所有文件的系统。它负责文件的创建、删除、修改和访问等操作。 ls: 列出目录内容 cd: 切换目录 pwd: 显示当前工作目录 mkdir: 创建新目录 rmdir: 删除空目录 cp: 复制文件或目录 mv: 移动或重命名文件或目录 rm: 删除文件或目录 touch: 创建空文件或更新文件的访问和修改文件时间戳cat: 查看文件内容more/less: 分页查看文件内容head/tail: 显示文件头部或尾部内容grep: 搜索文件中的文本find: 查找文件diff: 比较文件差异文件存储方式文件存储方式是指文件在计算机硬盘上的存储形式。常见的有FAT32、NTFS等格式。Linux中文件系统操作命令文件系统操作命令是用于管理文件和目录的命令如ls列出目录内容、cd切换目录、mkdir创建目录等。配置文件和系统文件的管理配置文件包含了设备的设置信息系统文件则是设备运行所需的基本文件。管理它们就像是维护我们的书包保持书包的整洁和有序。网络设备的启动和引导过程网络设备的启动和引导过程是指设备从关机状态到正常运行的过程。这个过程包括硬件自检、加载操作系统、执行启动程序等步骤。
