一. 计算机网络的基本概念

1. 什么是计算机网络

计算机网络是：由两台或多台计算机通过网络设备进行串联（网络设备通过传输介质串联）所形成的网络

网络设备有：

  • 计算机
  • 路由器
  • 防火墙
  • 交换机
  • ……

传输介质有：

  • 双绞线（网线）5类，6类，7类
  • 光纤
  • 无线

2. 计算机网络的目的

数据通信

资源共享

增加可靠性（有备份）

提高系统的处理能力（有点类似于CDN）

3. 计算机网络的发展历程

(1) 第一阶段

分组交换网络 —— 阿帕网（ARPnet）

这是由美国军方提出的，将四台同类型的计算机进行串联，形成了ARPnet

关键技术就是分组交换

(2) 第二阶段

时间：近80年代

标志事件：NSFnet

关键性技术：TCP/IP协议簇的提出

在这一阶段中，计算机网络首先是进入到了大学中，形成大学的主干网，将各个大学串联起来。

之后计算机网络进入商业，由美国国家科学基金会（NSF）提出了NSFnet。

由于商业原因，每家厂商都有自己的网络协议，导致不同厂商的设备无法相通，所以提出了TCP/IP技术，可以让不同厂商的计算机进行互通

(3) 第三阶段

90年代，超文本链接网页（HTML）提出，浏览器出现

标志性事件：浏览器的出现

关键性技术：万维网技术（web====www）

欧洲核子物理中心研究出了WWW技术

二. 计算机网络的常见概念

1. 网络协议和标准

只要你在网络中，你就需要去遵循网络中的一些标准，就是网络协议

协议：规则（计算机网络中通信的对等实体之间交换信息时所需要遵循的规则的集合）

标准组织：来提出标准的组织

  • ISO：国家标准化组织
  • ITU：国际电气联盟
  • IEEE：电气和电子工程师协会
  • ……

2. 网络分类

网络经常是根据地域来区分的。

广域网：WAN，万维网，外网

城域网：一个城市的网络

局域网：LAN，内网

3. IEEE802局域网标准

由于是在1980年2月IEEE提出的，所以叫IEEE802

IEEE802是一个标准的系类，它其中包含了一堆局域网标准

局域网分有线局域网和无限局域网

有线局域网有带宽之分，

有线局域网标准：802.3

  • 802.3u：实现百兆快速以太网
  • 802.3z：光纤实现千兆
  • 802.3ab：双绞线实现千兆（5类实现百兆，所以用的是超5类）
  • 802.3ae：实现万兆
  • 802.3ba：实现十万兆
  • ……

无线局域网标准：802.11

  • 802.11a：速率最高54Mbps（5G）
  • 802.11b：速率最高11Mbps（2.4G）
  • 802.11g：速率最高54Mbps（2.4G）
  • 802.11n：速率最高600Mbps

4. 主流的网络厂商及设备

(1) 网络通信设备厂商

  • 1、思科（国际大佬）
  • 2、华为（国内主流）
  • 3、新华三（H3C）
  • 4、迅捷
  • 5、中兴
  • ……

(2) 网络安全设备厂商

  • 1、深信服（主要智安全业务和云计算业务）
  • 2、奇安信
  • 3、启明星辰（种类繁多）
  • ……

5. 网络拓扑

(1) 星型网络拓扑

下面这张图就是一个星型网络拓扑的例子

这种拓扑有几个缺点

  • 1、如果AC，交换机，出口路由有一个坏了，后面的设备就都用不了了
  • 2、所有的设备都会将请求发给一个出口路由，会产生极大的压力

(2) 双星型网络拓扑

为了解决星型拓扑的问题，就有了这么个拓扑

可以发现，就是又加了一个星型拓扑

这种拓扑可以防止单点故障，比较简单，是目前企业中使用最广泛使用的

既可以保障网络可用性

(3) 网型拓扑

将网络中的设备全部连起来

网型拓扑有一个很大的优点，就是有一个设备坏掉，根本不会影响到网络中的其他设备

但是这样的话就有一个缺点，就是如果有一台设备坏掉了很难去发现那台设备，进而导致需要隔一段时间对所有的设备都要进行一次排查

而且由于是所有设备都相连，导致线路复杂，导致成本高

(4) 总线网络拓扑

总线型网络拓扑就是把所有网络设备连到一根线上

这个就是总线型网络，可以看到所有设连到了一根线上

在这里会牵扯到冲突域；全双工，单工和半双工；CSMA/CD协议（载波侦听多路访问/冲突检测协议）

(5) 蜂窝拓扑

我们的无线局域网使用的就是这种

它以无线传输介质（微波、卫星、红外等）点到点和多点传输为特征，是一种无线网，适用于城市网、校园网、企业网。

三. 计算机网络参考模型

1. OSI七层参考模型

(1) 分成思想

最开始的时候维修网络太困难，于是人们就把网络给分成若干层，这时候就可以通过网络的层次来找问题，将复杂的问题简单化，清晰化

(2) OSI参考模型

由于早期计算机厂商用的是私有的网络模型，给网络设备带来的不小的麻烦。

于是ISO在1984年颁布了这个OSI参考模型，将网络分为7层

OSI参考模型是一个开放性的体系结构，既然是开放式的，所有的厂商就都可以使用

1、物理层

功能：定义将原始的数据转换为电脑能识别的二进制数据，并将二进制数据转换为电信号或光信号（建立，维护断开物理连接）

数据要用传输介质传输，要用光纤、网线还是同轴电缆还是其他的

光纤用的是光信号，网线用的是电信号，所以我们要把数据变成对应的信号

2、数据链路层

功能：建立逻辑链接，进行硬件地址寻址、差错校验

发送最终是要靠程序发送的，程序是在设备上的

传到程序上之前先要传送到设备上，需要知道发送端和接受端的MAC地址

3、网络层

功能：进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择

知道MAC地址还不够，还需要知道程序在网络上的位置，就是IP地址

4、传输层

功能：定义传输数据的协议端口号，可以做浏览控制，差错校验

不同程序采用的协议不同，对应的协议有一个端口号，需要在该层定义传输的端口号

5、会话层

功能：建立、管理和终止会话

程序发送数据之前，这两个程序之间要先建立起会话。

6、表示层

功能：定义数据的表示方式

数据用什么样的方式去表示。要加密呢？还是不加密呢？还是压缩一下？还是其他的方式。

7、应用层

通过什么样的程序发过去。是共享呢？还是微信啊？还是QQ啊？还是其他的程序。

2. TCP/IP模型（四层/五层）

TCP/IP模型是，传输控制协议/网际协议模型

(1) 四层模型

1、网络接口层
2、网络层
3、传输层
4、应用层

(2) 五层模型

1、物理层
2、数据链路层
3、网络层
4、传输层
5、应用层

3. 主要的协议

(1) 网络层

网络层的主要协议是IP协议，IP协议又由四个协议支撑组成：

  • ARP：地址解析协议
  • RARP：逆地址解析协议
  • ICMP：网际控制报文协议
  • IGMP：网际组管理协议

(2) 传输层

传输层主要是TCP和UDP

  • TCP：传输控制协议，传输更加可靠
  • UDP：用户数据协议，传输效率高

(3) 应用层

这里就多了

  • HTTP：超文本传输协议。基于TCP协议之上，常用端口号：80/8080/3128/8081/9098
  • HTTPS：超文本传输安全协议。HTTP的安全版，默认端口号：443
  • SSH：安全外壳协议。基于TCP协议，默认端口号：22
  • TELENT：远程终端协议。基于TCP协议，默认端口号：23
  • DNS：域名解析协议。DNS可以同时使用TCP和UDP传输协议。 但是由于其简单性和速度，一般使用基于UDP协议。默认端口号：53
  • POP3：“邮局协议版本3。基于TCP协议，默认端口号：110
  • IMAP：交互邮件访问协议。基于TCP协议，默认端口号：143（如果使用SSL安全链接，端口号为993）
  • TFTP：简单文件传输协议。基于UDP协议，默认端口号：69
  • FTP：文件传输协议。基于TCP协议，默认端口号：21
  • NTP：网络时间协议。基于UDP，默认端口号：123