网络--初级

思维导图:

目录

思维导图:

第一章:计算机网络概述

计算机网络发展史

计算机网络规模

计算机网络拓扑结构

网络设备简介

[IP 地址详解](#IP 地址详解)

第二章:两种参考模型

OSI参考模型

TCP/IP参考模型

TCP/IP协议簇及抓包分析


第一章:计算机网络概述

计算机网络发展史

  • 应用层:把人类语言转换成计算机编码,如 ASCII、Unicode、UTF-8
  • 表示层:把编码转变成二进制
  • 介质访问控制层:二进制转换成电信号
  • 物理层:传输电信号

计算机网络规模

延长传输距离

  • 同轴电缆:抗电磁干扰强,网速慢(155Mb/s)
  • 双绞线:8 根线两两相绞,传输距离 100 米(T568A/T568B 线序、RJ45/RJ11 接口 )

  • 光纤:单模传输 5KM/多模传输 2KM(抗干扰强、速率高,需光模块 )
  • 无线传输介质:蓝牙、红外线、通信卫星
    增加接入的数量
  • 核心逻辑:通过拓扑/设备扩展节点接入

计算机网络拓扑结构


总线型网络

  • 结构:所有节点连一条通信线路
  • 优点:结构简单、组网成本低
  • 缺点:安全性低(单线路故障全网瘫痪 )
    星型网络
  • 结构:所有节点通过中心节点相连
  • 优点:结构简单、故障易诊断
  • 缺点:中心节点故障影响全网
    环型网络
  • 结构:首尾互联成封闭环路
  • 优点:节省线缆
  • 缺点:扩展难、故障节点影响大
    树型网络
  • 结构:层次化星型结构
  • 优点:易扩展新节点
  • 缺点:高层节点故障影响严重
    网状型网络
  • 结构:节点间两两互联
  • 优点:高可靠性
  • 缺点:结构复杂、成本高

网络设备简介

集线器

  • 特点:物理层设备,总线型结构、共享线路(同一时刻仅两主机通信 )
  • 问题:泛洪传输、MAC 地址冲突(CSMA/CD 技术解决 )
    网桥
  • 特点:每接口隔离一个冲突域


交换机

  • 特点:多接口网桥,自学习 MAC 地址表(老化 300 秒 )
  • 数据处理:泛洪(无表项 )、单播(有表项 )、丢弃(地址不符 )


路由器

  • 特点:网络层设备,隔离广播域、基于 IP 寻址转发
  • 关键协议:ARP(IP ↔ MAC 解析,表老化 180 秒 )

IP 地址详解

IP 地址分类

  • A 类:1-126,可用主机数 2^24-2(掩码 255.0.0.0 )
  • B 类:128-191,可用主机数 2^16-2(掩码 255.255.0.0 )
  • C 类:192-223,可用主机数 2^8-2(掩码 255.255.255.0 )
  • D 类:224-239(组播地址 )
  • E 类:240-254(科研/军事 )


特殊 IP 地址

  • 全 0 地址(0.0.0.0 ):代表"所有地址"
  • 全 1 地址(255.255.255.255 ):受限广播(路由器隔离 )
  • 环回地址(127.0.0.0/8 ):测试网络组件
    VLSM 与 CIDR
  • VLSM:可变长子网掩码(灵活划分地址 )
  • CIDR:无类域间路由(汇总网段,"取相同、去不同" )

第二章:两种参考模型

OSI参考模型

产生背景

  • 各大厂商都有自己的协议
  • 跨厂商设备不兼容
  • 用户购买维护设备成本高
    每层作用
  • 应用层:给应用程序提供网络服务
  • 表示层:定义数据格式,负责加密、解密、编码、解码、压缩、解压缩
  • 会话层:建立、维护、拆除通信双方会话(用session id区分同一应用不同进程)
  • 传输层:建立端到端连接(端口号,逻辑连接),提供分段功能(TCP)
  • 端口号范围:0-65535(0和65535为系统保留)
  • 知名端口号:1-1023(如HTTP 80、HTTPS 443等)
  • 动态端口号:1024-65534(客户端随机使用)
  • 网络层:路由器等设备根据IP地址寻址转发数据,提供分片功能
  • 数据链路层:交换机根据MAC地址寻址转发数据,负责数据帧封装、解封装等
  • 物理层:传输电/光信号,定义物理标准(电压、线缆等)
  • 信号传输模式:单工(如收音机)、半双工(如对讲机)、双工(双方同时收发)
    通讯过程
  • 封装:在原始数据前加额外信息形成新数据
  • 解封装:拆掉额外信息还原原始数据

TCP/IP参考模型


产生背景

  • OSI抢占市场失败
  • OSI层次过多,会话层和表示层意义不大
    模型类型及区别
  • (结合对应图片理解模型结构差异)
    通讯过程
  • 封装与解封装:各层加入或剥去首部/尾部
  • PDU(协议数据单元):应用层(APDU)、表示层(PPDU)等

TCP/IP协议簇及抓包分析


TCP协议

  • 头部:固定20字节,范围20-60字节,含源/目标端口号等字段
  • 可靠机制:三次握手(建立连接)、四次挥手(断开连接)、重传机制等

  • 特点:面向连接,可靠,实现流量控制,进行数据分段(MSS)
  • 适用场景:对可靠性要求高,如收发文件(FTP)、发邮件等
    UDP协议
  • 头部结构(含源端口、目标端口等)
  • 特点:不面向连接,不可靠,无流量控制
  • 适用场景:对效率要求高,如游戏、视频、直播等
    IP协议
  • 头部格式:固定20字节,范围20-60字节,含版本号等字段
  • TCP分段和IP分片:MSS和MTU均为1500字节
    ICMP协议
  • 作用:差错(异常)报告(如ping)、网络探询(如tracert)
  • 头部结构
  • 实现工具:ping(测试连通性)、tracert(路由跟踪)
    以太网帧协议
  • 头部:含前同步码、帧开始定界符等
  • 尾部:FCS(帧校验序列)
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