网络技术学习笔记

学习网络技术首先得学习OSI七层模型,每一层的功能不同,使用的设备不同,协议也不一样,每一层都是相互独立的,只能通过接口进行通信。OSI全称是开放系统互联,是1977年提出的概念,它的目的是提供一个标准,使各个厂商能够按照一定的标准进行网络通信。

1 物理层

物理层主要负责二进制数据的传输,它的主要功能是为上一层通信提供一个可靠的物理线路,在物理层使用的线路主要有双绞线、光纤、同轴电缆,使用的设备有两种:

1.1 中继器

中继器工作于OSI模型最底层,它的作用是放大信号,补偿信号衰减,支持远距离的通信,一般的网线传输距离只有100米,当超过这个距离时会产生信号的误差。

1.2 集线器

集线器是多端口的中继器,功能就是对信号进行整形、放大,扩大传输距离。它的工作方式是对接收到的信息,向所有的端口转发,目标主机接收到该信息后进行处理,其余主机则忽略集线器发送过来的信息,即没有目标地址的识别功能。

集线器是一种共享设备,采用半双工工作方式,即同一单位时间只能发送或接收一组数据,设备运行时利用CSMA/CD检测是否发生冲突,当一个网络通信量比较大时,会发生信息堵塞、碰撞,严重降低工作效率。通信方式有下面三种:

  • 单工通信  只能有一个方向的通信,而不能交互;
  • 半双工通信  双方都可以发送和接收息,但是不能同时发送或接收;
  • 全双工通信  双方能够同时进行通信,即发送和接收信息。

1.3 线路种类

  • 10BASE-T 双绞线,一头是568A,另一头是568B,因此如果直接的话,1、3和2、6的线要互换,其它的线不变,注意。
  • 同轴电缆
  • 光纤

2 数据链路层

在数据链路层,开始将数据组合成帧,帧的头部包含MAC地址,传输时会根据MAC地址进行数据的发送。

2.1 网桥

网桥是一个智能的中继器,除了具有中继器的功能外,还能将一个局域网分割成不同的网络,扩大了网络的范围,减少了网络流量,提高了同一网络的传输效率。

2.2 交换机

多端口的网桥,外型与集线器是一样的,但是同样速率的交换机要比集线器要快很多,交换机相对于集线器最大的特点是它能对数据进行转发,而不是群发对交换机而言,将一个数据发送向另外一个地址时,会按照MAC地址映射的端口来发送数据*交换机存储的有MAC与端口的映射表,能够自动学习和更新;集线器则会对每一个端口发送数据,集线器这种工作方式并不代表它一无事处,事实上在很多地方(小型网络)它的效率很高,仍然有市场。

2.3 网卡

比较有争议,有些书会将其分到物理层,网卡中有MAC地址,说明其能识别帧,所以它属于第二层。*最近看的教程里面是这样分的,不知道教材里面如何区分的。

2.4 使用的协议

  • MAC子层 与物理层紧密相关系;
  • LLC子层  位于MAC子层到网络层之间;
  • CSMA/CD协议  即带冲突检测的载波监听多路访问技术,以太网中的传办理介质都是共享的,因此会发生冲突的情况。该协议的规则是先听后发,边听边发,冲突停发,等待时机然后再发。

3 网络层

有分组传输和路由选择的功能,常见协议有ARP、RARP、IP、ICMP、IGMP。

3.1 三层交换机

由二层交换机高速交换功能加上三层路由器的功能构在的交换机,它适合企业大型骨干网络,应用在有大量数据转发的环境中,数据转发功能由硬件实现,效率远高于路由器。

3.2 路由器

主要的功能是路由选择,使用路由器能实现子网的划分,路由器一般连接外网和企业内部局域网。

3.3 IP地址的分类

IP协议是工作在第三层的,这一层使用IP进行通信,IP地址是一组4段32位的数据,格式是X.X.X.X,其中每一段由8位构成。IP地址可以分成下面几类,它们的主要区别在于表示网络地址的位数与表示主机地址的位数不同:

  • A类地址

A类地址适合大型网络,它的前8位表示网络地址,后面3个8位表示主机地址,且A类地址的第一位总为0。所以A类网络地址范围是1.0.0.0~126.0.0.0,其中127.0.0.0是保留地址,指的是本机也就是localhost。所以每一个A类网络以容纳的主机数量最多为2的24次方减2,其中全0表是网络地址,全1表示广播地址。

  • B类地址

B类地址适合中到大型网络,B类地址用前面两个8位地址表示网络地址,后面两个8位地址表示主机地址,且第一个8位中的前两位总是10。因此它可以表示的网络范围是128.1.0.0~191.254.0.0,能表示的主机数量最大为2的16次方减2。

  • C类地址

C类地址适合小型网络,它的前三个8位地址用来表示网络,最后一个8位地址用来表示主机地址,且第一个8位地址的前三位为110。C类地址能表示的网络范围为192.0.1.0~223.255.254.0,每一个C类地址的最大主机数量为254。

  • D类地址

D类地址是组播地址,它的第一个8位开头总为1110,因此D类网络地址范围是224.0.0.0~239.255.255.254。

  • E类地址

E类地址是保留地址,它的第一个8位的开头总为1111,因此有效的范围是240.0.0.0~255.255.255.255。

  • 特殊IP地址

127开头的地址指的是电脑本身,平时做测试时,打开本机查看服务器,通常是输入地址127.0.0.1或者localhost。

特殊类IP地址

3.4 ARP协议

在广域网通信中,使用的是IP地址,但是在局域网通信过程中,两个主机之间通信,必需要知道对方的MAC地址,根据IP地址解析出MAC地址的协议就是ARP(协议就地址解析协议)。它的工作原理是向路由器发出请求:Who has 192.168.1.2, tell 192.168.1.3,路由器会把这一信息群发给网内所有的机器,192.168.1.2收到这条信息后,就会回答:192.168.1.3 is at A2B3NC43。这样请求计算机就知道了目标主机的MAC地址,就能与它进行通信了。但是跨网络MAC地址如何解析?

ARP协议是建立在各主机信任的基础上的,它不对发过来的信息真实性进行检查,所以会出来ARP病毒、中间人攻击。

与之相反,还有一种RARP协议,其工作原理与ARP协议相反。在无盘工作站中,每一台终端不知道自己的IP地址,要与外界通信 ,它需要查询自己的地址,于是利用RARP协议解析出自己的IP地址,它的工作原理是向服务器发出请求,服务器单播回复它的IP地址。

3.5 ICMP协议

ICMP全称是internet control message protocol,它传输错误信息及其它需要注意的数据,报文类型分为差错报文询问报文。常用的使用ICMP协议的命令是ping和traceroute。

3.6 IGMP协议

IGMP协议全称是Internet group management protocol,用于支持主机和路由器进行多播的Internet组管理协议。

3.7 IP子网划分

为了减少网络流量、提高网络性能、简化管理、扩大地理范围,IP地址采用子网技术,将一个网络地址划分为若干个子网,它将IP地址中表示主机地址的位数中的一部分用于表示子网地址。以C类网络地址为例,最后8位表示主机地址,划分子网时使用最后8位的前几位划分子网:

子网掩码为:255.255.255.128表示划分两个子网,使用地址最后一段的第一位,第一个网段地址从1到126,第二个网段地址从129到254;

子网掩码为:255.255.255.192表示划分4个子网,使用地址最后一段的前两位,每段最大主机数62;

… …以此类推,C类子网划分子网时,使用主机位数最多能用6位

IP地址使用子网掩码进行运算确定网络地址,划分子网后属于不网段的主机不能直接通信,需要使用路由器进行转发。

3.8 消息发送类型

  • 单播

单播就是针对一个IP地址进行发送消息,平常访问网页时就是这种类型,此时信息的接收和传递是在两个节之间进行的。有多少个节点就会有多少个传递过程,所以效率会比较低。

  • 组播

组播又称多播,它是向众多目标节点发送消息,用于视频点播、视频会议,如果播放视频采多单播方式,面对众多用户,显然是不可取的,组播地址使用的是D类IP地址。

  • 广播

广播方式向同一个网段所有主机发送消息,集线器工作就是这样的方式,即向所有连接的主机发送消息。集线器、交换机不能过滤广播风暴,路由器可以。

4 IEEE协议标准

802.1 :高层局域网协议Higher Layer LAN Protocols
802.2 :逻辑链路控制Logical Link Control
802.3 :以太网Ethernet (CSMA/CD),3u指的是快速以太网,
802.4 :令牌总线Token Bus
802.5 :令牌环Token Ring,FDDI分布式光纤使用的是这种技术
802.6 :城域网
802.7 :宽带技术
802.8 :光纤技术
802.9 :语音与数据综合局域网
802.11:无线局域网Wireless LAN
802.12 :100VG AnyLAN
802.15:无线个域网 Wireless Personal Area Network (蓝牙)
802.16:宽带无线接入 Broadband Wireless Access (WiMAX)
802.17:弹性分组环 Resilient Packet Ring
802.18:无线管制 Radio Regulatory TAG
802.19:共存 Coexistence TAG
802.20:移动宽带无线接入 Mobile Broadband Wireless Access
802.21:媒质无关切换 Media Independent Handoff

 



发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注