HCIA、HCIP、HCIE 构成华为认证的三个层级。
计算机网络的诞生与发展、OSI 与 TCP/IP 两种参考模型、网络设备操作系统、静态路由协议、动态路由协议（RIP、OSPF）、VLAN 技术、ACL 技术、NAT 技术、园区网组网简介，共同构成 HCIA 的核心内容。
一、计算机网络概述
1. 计算机网络发展史
- 应用层负责将人类语言转换为 ASCII 或 Unicode 等编码。
- 表示层将编码转换成二进制形式的0和1。
- 介质访问控制层把二进制数据转变成电信号。
- 物理层负责传输这些电信号。
2. 计算机网络规模
（1）延长传输距离
① 同轴电缆
- 优点：耐用行好、不易弯折性
- 缺点：传输速度慢（155Mb/S）、成本高
- 网速（带宽）的单位包括 Tb/s、Gb/s、Mb/s、Kb/s、b/s、bit（1个比特位），换算关系为1000进制。
- 字节（Byte）与比特的换算关系是1B=8b，实际传输速率约为300/8*85%≈31。
② 双绞线
双绞线由8根铜丝两两相绞而成。
线序标准有两种：
- T568A为白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。
- T568B为白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。
水晶头型号主要有 RJ45（网线）和 RJ11（电话线）。
双绞线分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线，非屏蔽双绞线造价低但传输距离仅100米。
③ 光纤
光纤的纤芯是玻璃纤维。
单模光纤为黄色，传输单一光源信号，传输距离可达5KM，波长1310nm，记作 SM。
多模光纤为橙色或水绿色，传输多种光源信号，传输距离可达2KM，波长850nm，记作 MM。
光纤传输距离远、速率高（40Gb/s），被广泛使用，但造价成本高，需配套光模块且易弯折。
④ 无线传输介质
- 蓝牙
- 红外线
- 电磁波
- 卫星通信信号
（2）计算机网络拓扑结构
节点指各种能够上网的设备。
① 总线型网络
结构：所有节点共享一条通信线路。
优点：同一时刻只有两个节点能通信，线路利用率高。
缺点：
- 通信效率慢
- 安全性低（某节点消息其他人都能收到）
- 不易扩展新节点
- 线路故障会导致整个网络瘫痪。
② 星型网络
结构：所有节点通过中心节点相连。
优点：组网结构简单
缺点：
- 不易增加新节点
- 安全性低（中心节点监视整个网络）
- 中心节点故障会导致整个网络瘫痪
③ 环形网络
结构：节点之间首尾相连形成封闭环形。
优点：组网结构简单且节省线缆。
缺点：
- 不易扩充新节点
- 故障节点越多网络问题越严重
- 故障检测困难
④ 树型网络
结构：一种层次化的星型结构。
优点：容易扩充新节点
缺点：越高层级的节点出故障，造成的网络问题越严重。
⑤ 网状型网络
结构：节点之间两两互联。
优点：通信线路可靠性高。
缺点：结构复杂、成本高、不易扩展。
二、网络设备简介
1. 集线器
特点：
- 集线器内部为总线型结构，属于共享型介质（共享通信线路）。
- 任意时间只有两个主机能通信并占用通信线路。
- 工作在物理层，没有寻址能力，所有数据采用泛洪式（广播）转发。
集线器组网面临地址问题（需要区分谁发送谁接收），引入 MAC 地址（物理地址）。
- MAC 地址由48位二进制构成，写作12位的十六进制（每4位二进制转换成一个十六进制）。
- MAC 地址前24位代表厂商，后24位由厂家编写，是全球唯一的地址，不会重复。
- 查看命令为：C:\Users\Administrator>ipconfig/all
泛洪传输导致一个主机发出的消息其他主机都能收到。
冲突问题出现在多个主机同时发送数据时，形成冲突域。
解决方法采用 CSMA/CD（带载波侦听的多路访问冲突检测技术）。
2. 网桥
网桥的每一个接口都能隔离一个冲突域。
3. 交换机
交换机是多接口的网桥，每个接口都能隔离冲突域，并具备自学习功能。
MAC 地址表的形成过程
交换机处理数据帧
- 泛洪：MAC 地址表中找不到目的 MAC 表项时，除接收接口外的其他接口转发出去
- 丢弃：收到的数据帧目的 MAC 与自身主机 MAC 不一致时丢弃
- 单播转发：MAC 地址表中有对应关系时执行
MAC地址表的特点
- 老化时间为300秒
- MAC地址只能对应一个接口，一个接口可以对应多个 MAC 地址
- 地址泛洪攻击（广播风暴）会造成交换机卡死，一般存在于交换机上。
交换机分类
- 二层交换机负责转发数据
- 三层交换机承担转发数据和部分路由器功能。
交换机转发数据的形式
- 单播：一对一的通信
- 广播：一对所有
- 组播：一对多，如直播
4. 路由器
路由器提供路由、转发数据、隔离广播域、标识广播域、扩大网络传输范围，工作在三层设备。
（1）IP 地址
IP 地址（逻辑地址）不唯一，用于标识不同的广播域。
子网掩码中全1的部分标识网络位，全0的部分标识主机位。
IP地址由网络位和主机位组成。
- IPv4 由32位二进制构成，采用点分十进制表示（一位十进制需要8位二进制）。
- IPv6 由128位二进制构成，采用冒分十六进制表示。
二进制与十进制转换：二进制每位对应2的幂次（2^0到2^7），全1的1111 1111等于255，范围0-255。
（2）ARP 协议
ARP 协议（地址解析协议）根据已知的 IP 地址解析出相应的 MAC 地址。
工作原理：
ARP 表为空时，主机1广播发送 ARP REQUEST 请求主机2的 MAC 地址；
主机2发现IP 匹配后，单播回复 ARP REPLY 告知自己的 MAC 地址；
双方互相学习对方的 IP 和 MAC 并写入 ARP 表。
总结为广播请求、单播回复。
ARP 表老化时间为180秒。
ARP 分类
- 正向 ARP：根据 IP 解析 MAC
- 反向 ARP：根据 MAC 解析 IP
- 免费 ARP：自我介绍及地址冲突检测。
（3）路由器工作原理
路由器工作原理：收到数据包后检查目标 IP 地址，查询路由表，根据网段信息将数据包转发至对应网络的主机。
三、IP 地址详解
1. IP 地址分类
IP 地址由网络位和主机位组成
- A类：0-126，网络位前8位，主机位后24位，可用IP数量2^24-2，子网掩码255.0.0.0（/8）。
- B类：128-191，网络位16位，主机位后16位，可用IP数量2^16-2，子网掩码255.255.0.0（/16）。
- C类：192-223，网络位前24位，主机位后8位，可用IP数量2^8-2，子网掩码255.255.255.0（/24）。
- D类：224-239，用于组播地址（如224.0.0.9）。
- E类：240-255，保留地址用于重要科研、军事单位。