電腦網路概覽

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電腦網路的兩種定義方式：

1.一般地說，將分散的多台電腦、終端和外部裝置用通訊線路互聯起來，彼此間實現互相通訊，並且電腦的硬體、軟體和資料資源大家都可以共同使用，實現資源共用的整個系統就叫做電腦網路。

2.電腦網路(Computer Network)：就是指使用一定的通訊線路，把地理位置上相對分散的、具有獨立自治能力的電腦系統等串連起來，在一定通訊協定的約束與控制下，實現資料交換的通訊系統。

TCP/IP5層模型：

1.應用程式層(application layer)

直接為使用者的應用進程提供服務

2.運輸層(transport layer)

負責向兩個主機中進程之間的通訊提供服務

3.網路層(network layer)

負責為封包交換網上的不同主機提供通訊服務

4.資料連結層(data link layer)

將源自網路層來的資料可靠地傳輸到相鄰節點的目標機網路層

常見的資料連結層裝置有網卡、橋接器和二層交換器。

安裝在電腦上，用來串連電腦網路的，是電腦網路中最基礎的網路裝置。

5.分類：有線乙太網路卡，WLAN無線網卡

物理層(physical layer)

為資料端裝置提供傳送資料通路、傳輸資料

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OSI7層模型：

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各層上傳輸的資料格式

對等層之間傳送的資料單位稱為PDU（協議資料單元）

物理層：以最原始的位元流格式傳輸，其PDU為位元

資料連結層：傳輸的單位是幀，一個幀包括多個位元，但一個幀的大小必須是一個整數位元組。不同協議的真大小也不一樣。

網路層：傳輸的單位是分組（或者是包），一個分組可以包含多個真，分組的大小也要根據不同協議而定。

傳輸層：在TCP/IP協議體系當中，TCP是以資料區段為單位進行傳輸，UDP是以資料報為單位進行傳輸

會話層、展示層、應用程式層：以具體的資料報文為單位進行傳輸

通訊子網和資源子網：

1.通訊子網：

把電腦網路中實現網路通訊功能的裝置及其軟體的集合稱為網路的通訊子網

而把網路中實現資源共用功能的裝置及其軟體的集合稱為資源子網。

網路中實現網路通訊功能的裝置及其軟體的集合,通訊裝置、網路通訊協定、通訊控制軟體，是網路的內層，負責資訊的傳輸。主要為使用者提供資料的傳輸，轉接，加工，變換等

中繼器

集線器

交換器

通訊線纜

路由器

各種網關硬體裝置等

2.資源子網：

資源子網主要由網路的伺服器、工作站、共用的印表機和其他裝置及相關軟體所組成。資源子網的主體為網路資源裝置，包括：

使用者電腦（也稱工作站）

網路儲存系統

網路印表機

獨立啟動並執行網路資料裝置

網路終端

伺服器

網路上啟動並執行各種軟體資源

資料資源等

橋接器工作機制：

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二層交換器工作機制：

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vlan基礎概念：

VLAN的主要用途就是把一個大的交換網路劃分成多個小的交換網路。

縮小廣播域，減小二層網路中廣播流量對整個交換網路的影響。

VLAN是二層協議，VLAN的虛擬，或者邏輯屬性決定了這些VLAN之間沒有物理二層串連（只有邏輯串連），各自彼此獨立，相當於一個個獨立的二層交換網路一樣。每個VLAN成員與其他VLAN中的成員進行通訊都必須通過雙方作為各自VLAN成員網關的三層SVI介面來進行互訪。

1.線路交換

“線路交換”（CircuitSwitching，也稱“電路交換”）是最原始的資料交換方式，是在網路中利用可切換的物理通訊線路直接連接通訊雙方所進行的一種資料交換方式。

線路交換”是連線導向的服務，兩台電腦通過通訊子網進行資料交換之前，首先要在通訊子網中建立一個實際的物理線路串連（通常是由一種開關電路來控制）。其最主要特點就是在進行資料交換前先需在一對使用者之間建立起一條專用的資料通路，在整個資料轉送過程中要經過線路建立、資料轉送與線路釋這三個

2.儲存-轉寄

儲存-轉寄”是網路結點運用程式先將途徑的資料流按傳輸單元（可以是報文或報文分組）接收並儲存下來，一個資料單元接收完後根據相關的路由演算法選擇一條合適的路由路徑將資料轉寄出去，在邏輯（不是物理線路）上為資料流提供了傳輸通路

    ①報文交換  

“報文交換”是指資訊以“報文”（message，完整資料的一個資訊段）為單位進行儲存-轉寄的一種資料交換方式。在“報文交換”方式中，“報文”是網路中交換與傳輸的資料單元，即網站一次性要發送的資料區塊，包含了將要發送的完整的資料資訊，其長短可能不一致，長度不限且可變。

    ②封包交換

        ⑴資料報服務

其中的分組稱之為“資料報”（datagram）。它採用路由技術，在要轉寄的資料包頭部加上源節點和目的節點的IP地址，然後通過路由技術一級級地把資料轉寄下去。

        ⑵虛電路服務

所建立的虛擬通道稱之為“虛電路”（Virtual Circuit，VC）。不依靠路由技術，而是在進行資料分組轉前先在源節點和目的節點間的所有路由器間建立一條虛擬通訊通道，然後再把資料分組從這個虛擬通道中轉寄到目的節點。

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IPV4報文格式：

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1.版本：佔4位，比如0100代表ipv4，0110表示ipv6

2.首部長度：資料包的可選欄位大小會發生變化（20-60），就是的固定部分+可選部分

首部長度占4 位，可表示的最大數值是15 個單位，注意：這個欄位所表示的數的單位是32位字(一個32位字長是4 位元組)，因此IP 的首部長度的最大值是60 位元組。

3.服務類型：優先權，TOS，用於分類，識別資料包優先順序

4.顯示擁塞通知（ECN）：用於擁塞訊號

5.總長度——占16 位，指首部和資料之和的長度，單位為位元組，因此資料報的最大長度為65535 位元組。

總長度必須不超過最大傳送單元 MTU。

6.標識符：與標記欄位和分段位移欄位共同用於資料包分段（如果資料包大小大於資料鏈MTU值，則需要分解資料包再進行轉寄）

7.標記欄位：長度為3位，第一位沒用，第二位是不分段DF位（當DF=1表示資料包不允許被分段，從而被丟棄，可以用於測試MTU值）用ping可以對DF設定

第三位（MF位）：當路由器對MF進行分段時，路由器對資料包進行分段時，除了最後一個MF位設定為0外，其他所有分段MF值都為1，接受者收到MF位為0的分段為止

8．分段位移：片位移(13 位)指出：較長的分組在分區後某片在原分組中的相對位置。片位移以8 個位元組為位移單位。作用是防止錯序，使接受者收到資料區段重組時按照正確的順序

9.存留時間：TTL防止資料包在網路上無休止轉寄，到0則丟棄

10.協議：協議(8 位)欄位指出此資料報攜帶的資料使用何種協議，以便目的主機的IP 層將資料部分上交給哪個處理過程。協議號 1代表icmp  4代表ip  6是TCP  17是UDP  47是GRE  89 OSPF

11.首部校正和：錯誤修正，校正首部但不校正資料部分

12.源地址和目的地址：寄件者，接受者

13.可選項：用於測試

 鬆散源路由選擇（loose）：允許跨越多台路由器

 嚴格源路由選擇（strict）：下一跳在列表中就轉寄，不在則丟棄

 記錄路由：記錄了資料包雙向路徑上的出介面資訊，就是走過的介面

 時間戳記：記錄了時間（什麼時候走過哪台路由器的哪一個介面）

14.填充：用於在可選項欄位後添加0來補足32位，保證前序長度是32的倍數

ARP概述：

ARP是將IP位址解析為乙太網路MAC地址（或稱物理地址）的協議。

ARP是一個獨立的三層協議

ARP報文在向資料連結層傳輸時是不需要經過IP協議的封裝，而是直接產生自己的報文。

ARP映射表

IP地址與MAC地址的對應關係：

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ARP位址解析原理：

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ICMP（InternetContral Message Protocol）Internet控制報文協議

IP協議簇中的一個子協議

用於在IP主機、路由器之間傳遞控制訊息

控制訊息是指網路通不通、主機是否可達、路由是否可用等網路本身的訊息

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網路地址

用來標識一個有類或無類網路的地址，是對應網路或子網的第一個IPv4地址，即“主機ID”部分全為0的IPv4地址

主機地址

除了網路地址和廣播位址這兩個一頭一尾的地址外，中間的其他所有地址都是主機地址，可以直接分配給主機使用

廣播位址

是一個有類或無類網路中的最後一個IPv4地址，即“主機ID”部分全為1的IPv4地址

樣本題目：

1、一公司原來使用的是192.168.1.0/24這個標準網路，現在想為公司中每個部門（共6個）單獨配置一個子網，其中最大一個部門要分配IPv4地址的數量不超過25個。求每個子網的子網路遮罩、位址範圍、網路地址和廣播位址。

答案：

掩碼：255.255.255.224---2^5>25，所以主機位為5，網路位為3,即11100000=224

位址範圍：0-31,32-63,64-95,96-127,128-159,160-191,192-223,224-255

網路地址：.0 .32 .64 .96 .128 .160 .192 .224

廣播位址： 31 63 95 127 159 191 223 255

傳輸層協議解析請參考另一篇部落格傳輸層協議詳解

本文出自 “明天過後” 部落格，請務必保留此出處http://leeyan.blog.51cto.com/8379003/1697412

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