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[网络协议]计算机网络(经典版) - 高骞老师(2009年录制)

以下是个人学习过程中做的笔记~

网易云课堂 课程地址:https://study.163.com/course/courseMain.htm?courseId=1209074805

1.你真的认识网络吗?那些标准是什么?

网络演变 -> 网络设计 -> 网络实施 -> 网络管理
按地域:局域网LAN 城域网MAN 广域网WAN 按技术:…
接入层、汇接层、核心层、163国家骨干网

2.有个叫OSI网络模型的家伙(OSI模型)

创建网络需考虑的问题:网络应用、网络操作系统、网络结构、网络设备、网络施工布线、网络管理
网络基础 - 标准化:国际标准化组织(ISO - OSI七层模型)、电子电器工程师协会(IEEE - 802.3以太网)、 …
OSI七层模型(7-1层):应用层、表示层、对话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层
①二层交换机(带有数据链路层和物理层功能的):属数据链路层设备,可以识别数据包中的MAC地址信息,根据MAC地址进行转发,并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。
②三层交换机(带有数据链路层、物理层和网络层功能的):路由技术与交换技术合二为一,第一个数据流进行路由后,它将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表,当同样的数据流再次通过时,将根据此表直接从二层通过而不是再次路由,从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟,提高了数据包转发的效率。三层交换机的最重要的目的是加快大型局域网内部的数据交换,所具有的路由功能也是为这目的服务的,能够做到一次路由,多次转发。
③路由器(带有网络层功能的):接收来自一个网络接口的数据包,根据其中所含的目的地址,决定转发到下一个目的地址;路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址,若找到了目的地址,就在数据包的帧格前添加下一个MAC地址,同时IP数据包头的TTL(Time To Live)域也开始减数,并重新计算校验和。当数据包被送到输出端口时,它需要按顺序等待,以便被传送到输出链路上。
④三层交换机和路由器的区别:现在有许多宽带路由器不仅具有路由功能,还提供了交换机端口、硬件防火墙功能,但不能把它与交换机或者防火墙等同起来一样。因为这些路由器的主要功能还是路由功能,其它功能只不过是其附加功能,其目的是使设备适用面更广、使其更加实用。三层交换机也一样,它仍是交换机产品,只不过它是具备了一些基本的路由功能的交换机,它的主要功能仍是数据交换。也就是说它同时具备了数据交换和路由 由发两种功能,但其主要功能还是数据交换;而路由器仅具有路由转发这一种主要功能。(四条内容来自CSDN:链接里直接摘抄的)

应用层:接收用户请求,应用层没有规则软件怎么写,只是给了软件接口,规定了谁来接收请求,开始发送;请求的内容、格式、方式等来自客户端的软件或系统,浏览器或软件客户端等等。(例:发送邮件,SMTP协议,接收请求;打开网页,HTTP协议,接收请求)
表示层:在发送前进行准备性工作,例如不同操作系统间数据格式不同,表示层将数据格式统一,也叫翻译层
对话层:建立会话,如用服务器通讯
传输层、网络层:主要讲协议(如TCP传输协议/IP网络协议),传输协议、地址、包交换、路由
数据链路层:以太网,数据在物理上怎么传递,不光是局域网,MAC地址,以太网争用方式等等
物理层:传输媒介

软件工作在应用层、表示层
协议工作在对话层、传输层、网络层
设备工作在数据链路层、物理层(线缆)

数据封装(格式变化)
一开始:所看到的文件、内容、样式等
网络中传递,变成ip包,根据ip地址寻址 包和帧,都是为了数据传递,由大变小的数据单元
数据链路层中传递,ip包转为以太网帧,用MAC地址 只是,ip包只能在路由环境,局域环境变成帧用MAC地址
物理层中传递,变成一串010101的数字~
到对方时,对方再解还原

3.想通信你需要物理介质(物理介质)

网络质量的一些衡量标准:距离、带宽、延迟
带宽(最明显的),单位是bps,每秒位 每秒能吞吐多少个01(就是吞吐多少个二进制数字),1字节 = 8个01 (想看你的网络正常每秒能下载多少东西,需要除以8) 距离越远,带宽越低
传输媒介:双绞线,同轴电缆,光纤,无线
这些是局域网上流行的以太网技术
双绞线,3类极限是10兆,做百兆需要5类,千兆需要超5类 预留升级
线序:橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕

4.一小时没讲完接着讲的网络媒介(传输媒介2)

光纤 光电转换器
无线网络 WLAN(WIFI) 频率
IEEE802.11b 11M,2.4GHZ …

OSI第一层 物理层(传输媒介)
传输计算机数据的方法:模拟传输(使用传统电话线路进行传输) 和 数字传输
模拟传输:借助电话线~~~ 调幅(AM) 调频(FM)-PSK(移相键控) 调相~~
数字调整:数字传输的调制方法:采用脉码调制(PCM)
PCM二种体制:
北美的24路PCM-简称T1(1.544Mb/s)
欧洲的30路PCM-简称E1(2.048Mb/s)(我国采用)
如果两端都是数字有时也要调制
局域网 基带
基带、宽带、两个相对的概念(基带比宽带快的多)(宽带是因为带宽不够,而迫不得已的行为)
基带:一条线路里,只有一个信道,同一时间只有一个信号在传输
宽带:一条线缆里有多个通道、同一时间有多个信号在传输
所以,数字调制,多条信道,这样一个调制过程
一个信道的带宽,64K,30个就是64K乘30,得到2.048兆
在万连接端口和设备,会见到这些

5.实践课(我只会掐网线,就是掐水晶头)

6.看似很抽象的数据链路层(数据链路层)

OSI第二层 数据链路层(把高层数据拿过来,在底层传递),由LLC层(逻辑链路层)和MAC层(媒体访问层)组成
目的:保证数据在物理链路上实现可靠的传输
任务:解决信道共享及维护数据帧的完整性
1.MAC子层:完成发方占用信道的问题;将上层传下来的数据封装成帧进行发送(接收时进行相反的过程,将帧拆解);实现和维护MAC协议;比特差错检测;
争用-Contention —— 以太网 其它:令牌、轮询
MAC子层寻址:MAC地址—硬件生产厂商提供的唯一物理地址,MAC地址-12位16进制数,网络上区分每个设备

广播、过滤表、IP及MAC地址记录表、
广播到达路由器就会被截断,

2.LLC子层:保证帧传送的完整性与无误性;建立和释放LLC层的逻辑连接;提供与高层(网络层)的接口(把高层的数据变成底层可传递的);差错控制;流量控制;
流量控制: ①TCP:对IP包做流量控制 ②底层:对网卡、交换机端口做流量控制…

底层网络:有数据链路提供流量及差错控制,把高层数据变成底层可传送的,并且底层有线路,而且数据线路的MAC会控制数据如何占用信道,用地址等等。不含路由功能,但局域网可通起来。

7.今天已经一家独大的以太网(以太网)

IEEE 802.10 网络安全技术报告,很少去参考,Because:
网络的安全应该贯穿七层:底层有物理安全、高层有加密,协议有协议安全性(以ISO的为主)

iEEE 802.2 802.3 以太网,厂商带头研发发布,厂商引领技术,产品,厂商私有标准,技术不错时,就有机构出来制定为标准。最初 施乐 研发。
IEEE 802标准,主要描述OSI七层协议下两层,物理层,数据链路层, 802.2 802.3 主要讲以太网
IEEE 802.3 u - Fast Ethernet 百兆以太网
IEEE 802.3z - 1000BASE-LX/SX/CX (光纤) Giga Ethernet 千兆以太网
IEEE 802.3ab - 1000BASE-T (双绞线) Giga Ethernet 千兆以太网

以太网:IEEE802.3标准
以太名字的来由:一个错误的理论,光和电的载体命名以太
媒体存取方式:争用
-争用方式:CSMA/CD
-坚持方式:“1”坚持
编码方式:曼彻斯特编码

以太网原理 CSMA/CD:载波侦听多路访问/冲突检测

以太网的问题:冲突
解决冲突:桥接技术(冲突被隔离,即不再有冲突)
实现:交换机(减少冲突)

大型局域网,划分成小区域(划分网段),提高性能,而解决互联问题,路由器,主要是路由功能,也只能是路由,而实际应用中使用带路由功能的三层交换机。

编址方便的角度,一个子网不能超过254台,因为范围是1-254。

以太网直径,以太网是局域网的一种,可用节点数目有限(星型拓扑最多1024个主机,且上二百台左右就要分段),网络大小直径有限。局域网,到底多局域:
5-4-3:最多只能延长5个网段,因为最多只能级联4级中继器,级联第5级则网络不通,即:不存在第6个网段。这就是最大直径。“3”的意思:2和4两个网段只能延长距离,不能连电脑,但有集线器后就破除了,每个网段都能连电脑。
交换机最多级联7级,延长为8个网段。级联第8级可能通,但有经验者不会用的。

以太网帧:

前8个字节(帧头):前同步码;
2或6个字节:目的地址;
2或6个字节:源地址;
2个字节:数据长度;
46-1500个字节:LLC帧 数据a据
最后4个字节:FCS 每个帧最小64字节,最大1522字节,过小为缺失,过大会拒收。主要看下图!
以太网帧结构下节课:如何实现不同局域网的连接 —— 路由 —— 网络层

8.你每天都在用的IP地址(IP编址1)

【回顾】七层的下两层 如:802.3 以太网这种方法
这些方法描述的是:①传输媒介②接口③数据传输方式④如何解决信道的共享(以太网的争用)
所有这些工作机制就是在讲底层网络的实现 底层网络:以太网、局域网 这种东西的运作方式
以太网 过去称之为“冲突域”,现在称作“广播域”
大小范围,可用节点数目都是有限的,所以也称之为“局域网”
①交换机级联不能超过七级 ②一个广播式网络里,星型拓扑之下,理论可用节点是1024个(两百台主机左右,出于广播之类性能的考虑,会进行分段,所以一个网络一般也不会到一千台主机)

OSI第三层 网络层
网络层:实施网络与网络之间的数据传输
三个能力:①能路由的 基于网络的地址(ip地址)②具备路由选择的功能③含有包交换,数据传输的机制
目的:完成网络之间的数据传输
任务:寻找网络地址-网络寻址;完成网络间数据传输-交换运输;路由选择算法-路径选择

ip地址 -> 网络层地址,必须是这种地址,才能路由(地址为路由服务,路由依赖地址在工作)
需具备分层,比如:086-029-8824-3027(国家-城市-区域-电话编号),不能分层,即不能路由
ip地址举例 192.168.1.96 网络号.主机号,网络号相同的主机说明处于同局域网,传递数据不需要路由,通过广播
ip地址也有广播机制,同一子网之下直接广播通讯,不同网络号主机传递数据时,主机直接交给路由

ip的编址规则

(现在使用的ip协议,是ipv4的版本,过渡到ipv6还有很漫长的时间~)

地址组成规则:按这个规则来说,地址分为了五类,ABCDE,但从作用来说,粗略上来讲是分为三类:
第一类:单点地址,ABC这三类都是单点地址
第二类:组播地址,D类
第三类:实验地址,保留地址,保留为今后使用
地址分为:①固定/动态(固定地址/随机地址)、②合法/非法、③一个/多个
ABC三类地址的区分,是为了网络号的长短所设计的(网络长短的差异,是被ABC三类地址取值规范所约束)
本来是32个0和1组成的,二进制数据,转换为十进制后就是现在的ip地址表现形式
A类地址含(1~126)共126个网段,每个网段可为16,777,214台宿主机设置ip
B类地址含(128~191)256=64256=16384个网段,每个网段可为65,535台宿主机设置ip
C类地址含(192~223)256256=32256256=2,097,152个网段,每个网段可为254台宿主机设置ip
习题:以下四个ip地址,哪些在同一个网段
A 193.169.10.20 B 169.193.10.20 C 193.169.20.10 D 169.193.20.10

数据投递的方式方法(三种):单播(点播)、广播、组播(多点投递)
广播:预制最大地址是广播地址,就是向网络里的所有主机发送数据
组播:逻辑组(组播是一种很理想的 数据多点传播的机制)(广播的一个变种:实质就是把广播限制在一个范围)
D类,组播地址,加入到这个地址,主机加入到这个地址,接受其广播形式传递的数据
网络克隆 Ghost

9.IP地址当然一小时讲不完了所以继续(IP编址2)

特殊地址:

0和255 代指一个网段中最小和最大的地址,不能用,而且是不能出现在后面
255 广播地址;0 描述网络号,一整个网络
127是不能出现在前面,127.0.0.1 叫环回地址,Loopback Address,本机,ping自己无意义
特殊地址

DHCP(动态主机配置协议)是一个局域网的网络协议。指的是由服务器控制一段IP地址范围,客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的IP地址和子网掩码。
默认情况下,DHCP作为Windows Server的一个服务组件不会被系统自动安装,还需要管理员手动安装并进行必要的配置
进入网关,DHCP功能,可查看/设置分配 ip地址、MAC地址等

保留地址 私有地址/公有地址(非法地址/合法地址)
合法ip:直接挂接在互联网的主机,需要拥有一个internet上唯一的地址,这就叫合法ip地址(合法ip是稀缺资源)
主机或路由器,路由器的外网口,一定是合法ip,否则连不到互联网上,有一个就够了
局域网中,地址是合法/非法,要看连接方式:
①路由(纯路由连接,这些地址要合法)
②路由+NAT 或 Proxy 代理服务器
大部分时候,只能用非法ip地址,因为不够,这时就需要第二种方式
NAT:地址翻译(地址欺骗),篡改ip数据包
Proxy:代理,最安全的上网方式,但用的不多(因为:不透明,每个软件都得设,且无法完成复杂操作)

子网掩码:重新去规划网络

10.不能直接开讲子网掩码要先学路由(路由环境)

…继续学习中

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加:2021-09-10 11:12:15  更:2021-09-10 11:13:09 
 
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