文章目录
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- 一、网络架构
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- [1. 网络架构图](#1. 网络架构图)
- [2. 各层级功能](#2. 各层级功能)
- [3. 机房网络常见问题及解决方案](#3. 机房网络常见问题及解决方案)
- 二、交换技术
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- [1. 交换技术基础](#1. 交换技术基础)
- [2. 交换技术分类](#2. 交换技术分类)
- [3. 广播域相关概念](#3. 广播域相关概念)
- [4. ARP 协议](#4. ARP 协议)
- [5. 三层交换机](#5. 三层交换机)
- [6. VLAN（虚拟局域网）](#6. VLAN（虚拟局域网）)
- 三、路由技术
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- [1. 路由器端口类型及功能](#1. 路由器端口类型及功能)
- [2. 路由器功能](#2. 路由器功能)
- [3. 路由路径信息来源](#3. 路由路径信息来源)
- [4. 常用动态路由协议](#4. 常用动态路由协议)
- [四、OSI 七层模型](#四、OSI 七层模型)
- [五、TCP/UDP 协议](#五、TCP/UDP 协议)
一、网络架构
1. 网络架构图
2. 各层级功能
- 路由器：作为网络出口，是连接互联网中各个局域网、广域网的关键设备。
- 核心层：主要负责完成数据的高效转发以及链路备份等重要任务，确保网络的高速稳定运行。
- 汇聚层：具备网络策略制定、安全防护、工作站交换机接入以及实现 VLAN 之间通信等多种功能。
- 接入层：为工作站提供接入网络的接口。
3. 机房网络常见问题及解决方案
| 问题 | 原因分析 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 网络连接不稳定 | 可能是网络设备故障、线路老化或接触不良、网络拥塞等原因。 | 检查网络设备（如路由器、交换机）的状态，查看是否有硬件故障；检查网络线路，更换老化或损坏的网线；优化网络配置，合理分配带宽，避免网络拥塞。 |
| 部分工作站无法上网 | 可能是工作站网络配置错误、IP 地址冲突、接入层设备故障等。 | 检查工作站的网络配置，确保 IP 地址、子网掩码、网关等设置正确；排查是否存在 IP 地址冲突，可通过更改 IP 地址解决；检查接入层交换机，查看端口状态是否正常。 |
| 网络延迟高 | 可能是网络带宽不足、网络设备性能瓶颈、网络拓扑不合理等。 | 评估网络带宽需求，考虑升级网络带宽；检查网络设备的性能，如路由器、交换机的 CPU 使用率等，必要时进行设备升级；优化网络拓扑结构，减少网络跳数。 |
| 广播风暴 | 可能是网络中存在环路、大量广播数据包发送等原因。 | 使用生成树协议（STP）等技术防止网络环路；检查网络中是否存在异常设备发送大量广播数据包，定位并解决问题。 |
二、交换技术
1. 交换技术基础
有想过局域网内主机怎么通信的？主机访问外网又是怎么通信的？想要搞懂这些问题得从交换机、路由器讲起。
交换机工作在 OSI 参考模型的第二层，即数据链路层。交换机拥有一条高带宽的背部总线交换矩阵，在同一时间可进行多个端口对之间的数据传输。
2. 交换技术分类
- 2 层交换技术：主要用于小型局域网，仅支持在数据链路层转发数据，用于工作站接入。在数据链路层通过 mac 地址走 arp 协议发送四元组（原 mac，原 ip，目标 ip，目标 mac 为 fff）。
- 3 层交换技术：最初是为了解决广播域的问题而诞生，经过多年发展，三层交换机已经成为构建中大型网络的主要力量。它工作在网络层，支持路由功能，支持 ip 数据包全路径转发，主要解决广播域的问题。
3. 广播域相关概念
交换机在转发数据时会先进行广播，这个广播可以发送的区域就是一个广播域。交换机之间对广播帧是透明的，所以交换机之间组成的网络是一个广播域。而路由器的一个接口下的网络是一个广播域，所以路由器可以隔离广播域。通过 VLAN 可以将广播域划分为小的局域网，一个路由器的端口就是一个 VLAN，VLAN 可以有效隔离广播域，避免因广播乱发导致网络瘫痪的问题。
4. ARP 协议
ARP（地址解析协议，在 IPV6 中用 NDP 替代）是通过 IP 地址获取物理地址的一个 TCP/IP 协议。发送广播帧就是由 ARP 协议实现的。交换机有缓存地址表，若有数据，可直接封装二层包进行转发。使用 arp -a 命令可以查看活跃的主机。
5. 三层交换机
前面讲的二层交换机只工作在数据链路层，路由器则工作在网络层。而功能强大的三层交换机可同时工作在数据链路层和网络层，并根据 MAC 地址或 IP 地址转发数据包。但它不能代替路由器，其设计之初是为了解决不同 vlan 的广播域问题而产生的。
6. VLAN（虚拟局域网）
VLAN 是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段的技术。一个 VLAN 就是一个广播域，VLAN 之间的通信是通过第 3 层的路由器来完成的。VLAN 应用非常广泛，基本上大部分网络项目都会划分 vlan。其主要好处有：
- 分割广播域，减少广播风暴影响范围。
- 提高网络安全性，根据不同的部门、用途、应用划分不同网段。
三、路由技术
1. 路由器端口类型及功能
路由器主要分为两个端口类型：LAN 口和 WAN 口。路由器是整个网络的出口。
- WAN 口：配置公网 IP，接入到互联网，负责转发来自 LAN 口的 IP 数据包。
- LAN 口：配置内网 IP（网关），连接内部交换机，对接工作站。
2. 路由器功能
路由器是连接两个或多个网络的硬件设备，将从端口上接收的数据包，根据数据包的目的地址智能转发出去。其主要功能包括：
- 路由
- 转发
- 隔离子网
- 隔离广播域
3. 路由路径信息来源
路由器会根据目的地址给出一条最优的路径，路径信息的来源有两种：
- 静态路由：指人工手动指定到目标主机的地址然后记录在路由表中，如果其中某个节点不可用则需要重新指定。
- 动态路由：则是路由器根据动态路由协议自动计算出路径永久可用，能实时地适应网络结构的变化。
4. 常用动态路由协议
- RIP（Routing Information Protocol，路由信息协议）
- OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先）
- BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）
四、OSI 七层模型
OSI（Open System Interconnection）是国际标准化组织（ISO）制定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系，一般称为 OSI 参考模型或七层模型。
| 层次 | 名称 | 功能 | 协议数据单元（PDU） | 常见协议 |
|---|---|---|---|---|
| 7 | 应用层 | 为用户的应用程序提供网络服务，提供一个接口。 | 数据 | HTTP、FTP、Telnet |
| 6 | 表示层 | 数据格式转换、数据加密/解密 | 数据单元 | ASCII |
| 5 | 会话层 | 建立、管理和维护会话 | 数据单元 | SSH、RPC |
| 4 | 传输层 | 建立、管理和维护端到端的连接 | 段/报文 | TCP、UDP |
| 3 | 网络层 | IP 选址及路由选择 | 分组/包 | IP、ICMP、RIP、OSPF |
| 2 | 数据链路层 | 硬件地址寻址，差错效验等。 | 帧 | ARP、WIFI |
| 1 | 物理层 | 利用物理传输介质提供物理连接，传送比特流。 | 比特流 | RJ45、RJ11 |
五、TCP/UDP 协议
- TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）：面向连接协议，双方先建立可靠的连接，再发送数据。适用于传输数据量大，可靠性要求高的应用场景。在三层分组，最大传输单元 1500 字节，且会返回收到多少序列号。
- UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）：面向非连接协议，不与对方建立连接，直接将数据包发送给对方。适用于一次只传输少量的数据，可靠性要求低的应用场景。相对 TCP 传输速度快。
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