信息网络技术总结｜青训营笔记基础知识电路交换通信网中最早出现的一种交换方式，主要应用于电话通信网中。信息传送的最小

基础知识

电路交换

通信网中最早出现的一种交换方式，主要应用于电话通信网中。信息传送的最小单位是时隙。传输信息具有透明性。传输过程中建立链路占据主要时间。

优点：

实时性好（只存在信号传播时延）
稳定的数据传输速率（资源独占，可靠性高）
不存在信道访问延迟

缺点：

不能充分发挥传输介质潜力
长距离电路的建立时间长
扩展性较差
硬件成本高

包交换

也称为分组交换技术。将数据包分组并加上分组头。分组交换实质上是在 “存储—转发” 基础上发展起来的。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据—分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。数据传输过程中“存储-转发”时延占据主要时间。

优点：

数据可以分流到不同路径，使带宽资源利用更加有效
若链路出现故障同一个报文剩余包可通过其他路径传送

缺点：

存储-转发延迟可能会很大
排队延迟不确定（与流量成正比）
包越多丢失概率越大，报文丢失概率增大

基于TCP/IP的网络连接

OSI/RM

OSI/RM协议是由ISO(国际标准化组织）制定的，它有三个基本的功能：提供给开发者一个必须的、通用的概念以便开发完善、可以用来解释连接不同系统的框架。 OSI将计算机网络体系结构(architecture）划分为以下七层：

物理层: 将数据转换为可通过物理介质传送的电子信号相当于邮局中的搬运工人。

数据链路层: 决定访问网络介质的方式。在此层将数据分帧，并处理流控制。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址，相当于邮局中的装拆箱工人。

网络层: 使用权数据路由经过大型网络相当于邮局中的排序工人。

传输层: 提供终端到终端的可靠连接相当于公司中跑邮局的送信职员。

会话层: 允许用户使用简单易记的名称建立连接相当于公司中收寄信、写信封与拆信封的秘书。

表示层: 协商数据交换格式相当公司中简报老板、替老板写信的助理。

应用层: 用户的应用程序和网络之间的接口。

TCP/IP

TCP/IP模型分为四层：应用层（Application）、传输层（Host-to-Host Transport）、互联网层(Internet)、网络接口层(Network Interface)。

每个层的作用

网络接口层：负责接收IP数据报添加头部和尾部然后通过网络发送，或者从网络上接收物理数据帧，抽出ip数据报交给IP层。传输有地址的帧以及错误检测、流量控制。在这一层，数据的单位称为帧（frame）
网络层：负责相邻计算机之间的通信；提供阻塞控制，路由选择（静态路由，动态路由）等。在这一层，数据的单位称 数据包 （packet）
传输层：负责点到点的传输、提供可靠传输。规定接收端必须发挥确认，如果分组丢失必须重传。在这一层，数据的单位称为段（segment）
应用层：与其它计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。提供端到端的传输，如email,ftp,telnet,smtp,pop3,dns等

端到端通信/哪一层有保障

OSI参考模型中的传输层的功能是最终完成端到端的可靠连接。“端”是指用户应用程序的“端口”，端口号标识了应用层中不同的进程，多个进程的数据传递通过不同的端口完成。

每一层的典型协议


应用层	例如HTTP、SMTP、SNMP、FTP、Telnet、SIP、SSH、NFS、RTSP、XMPP、Whois、ENRP
表示层	例如XDR、ASN.1、SMB、AFP、NCP
会话层	例如ASAP、TLS、SSH、ISO 8327 / CCITT X.225、RPC、NetBIOS、ASP、Winsock、BSD sockets
传输层	例如TCP、UDP、RTP、SCTP、SPX、ATP、IL
网络层	例如IP、ICMP、IGMP、IPX、BGP、OSPF、RIP、IGRP、EIGRP、ARP、RARP、 X.25
数据链路层	例如以太网、令牌环、HDLC、帧中继、ISDN、ATM、IEEE 802.11、FDDI、PPP
物理层	例如线路、无线电、光纤、信鸽

比特流/数据帧/数据报

数据帧（Frame）： 是一种信息单位，它的起始点和目的点都是数据链路层。
数据包（Packet）： 也是一种信息单位，它的起始和目的地是网络层。
数据报（Datagram）： 通常是指起始点和目的地都使用无连接网络服务的的网络层的信息单元。
段（Segment）： 通常是指起始点和目的地都是传输层的信息单元。
消息（message）： 是指起始点和目的地都在网络层以上（经常在应用层）的信息单元

如果一段传输数据特别长

UDP:直接附上ip头，但在网络层会根据数据帧所能走大小执行分片。

TCP:双方会互相通报最大报文长度，从而在传输层分片

首先需要理解的是数据报是不能比数据帧大的，数据帧根据不同网络（无线有线）长度会有所区别，数据包（一块数据）进行为网络层传输时会进行判别，如果长过是网络层要进行分片，成为数据报。

封装/解封装

封装：将数据变为比特流的过程中，在参考模型的每一层需要添加上特定的协议报头动作

动作：从高层往低层依次封装，在每一层使用特定的协议，对数据进行处理，在数据前添加特定的协议报头。

封装过程
- 应用层：原始数据被转换成二进制数据

传输层：二进制数据被分割成小的数据段，并封装TCP头部（数据段）（TCP头部的关键信息–端口号）
网络层：传输层传来的数据被封装上IP头部（数据包）（IP头部的关键信息–IP地址）
数据链路层：网络层传来的数据被封装上MAC头部（数据帧）（MAC头部的关键信息–MAC地址）
物理层：二进制数据组成的比特流转化为电信号在网络中传输（比特流）
解封装 ：封装的逆过程，数据从比特流还原为数据的过程

动作：从底层往高层依次解封装，每解封装一层，会将该层的忒点那个协议报头去掉

解封过程
- 物理层：将电号转化为二进制数据，并将其送至数据链路层
- 数据链路层：查看MAC地址，地址是自己，就拆掉MAC头部，继续传输地址不是自己，就丢弃数据
- 网络层：查看IP地址，地址是自己，就拆掉IP头部，继续传输地址不是自己，就丢弃数据
- 传输层：查看TCP头部，判断应该传到哪里，然后重组数据，传输到应用层
- 应用层：二进制转化为原始数据

通信子网/资源子网

通信子网（communication subnet，或简称子网）是指网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合，通信设备、网络通信协议、通信控制软件等属于通信子网，是网络的内层，负责信息的传输。主要为用户提供数据的传输，转接，加工，变换等。通信子网的任务是在端结点之间传送报文，主要由转结点和通信链路组成。在ARPA网中，把转结点通称为接口处理机（IMP）。通信子网主要包括中继器、集线器、网桥、路由器、网关等硬件设备。

网络协议的主要特点

1、将网络功能分层，针对自己这一层完成功能。

2、通信双方对等层通过协议进行通信，具体点来说，就是根据协议来进行报文的封装和解析。

3、下层通过接口给上层提供服务，上层数据包在下层看来就是要发送的数据，即payload,上层协议不需要关心下层的通信是通过哪种协议实现的。

面向连接和无连接

面向连接协议是TCP/IP协议族的重要组成部分，面向连接依赖发送方和接收方之间的显示通信和阻塞以管理双方的数据传输，网络系统需要在两台主机之间发送数据之前先建立连接。而面向连接服务就是通信双方在通信时，要事先建立好一条通信线路（虚拟的），其过程有建立连接、维护连接、释放（断开）连接三个过程。

面向连接方法中，在两个端点之间建立了一条数据通信信道(电路)。这条信道提供了一条在网络上顺序发送报文分组的预定义路径，这个连接类似于语音电话。发送方与接收方保持联系以协调会话和报文分组接收或失败的信号。但这并不意味着面向连接的信道比无连接的信道使用了更多的带宽，两种方法都只在报文分组传输时才使用带宽。
无连接与面向连接相对，面向无连接是指通信双方不需要事先建立通信线路，而是把每个带有目的地址的报文分组送到线路上，由系统自主选定线路进行传输。面向连接基于电话系统模型，而面向无连接则基于邮政系统模型。相对于面向连接的建立连接的三个过程，面向无连接只有“传送数据”的过程。在无连接方法中，网络除了把分组传送到目的地以外不需做任何事情，如果分组丢失了，接收方必须检测出错误并请求重发;如果分组因采用不同的路径而没有按序到达，接收方必须将它们重新排序。
面向连接服务的特点是其在进行数据传输前必须经过建立连接、维护连接、释放连接三个过程，并且在数据传输过程中，各分组不需要携带目的节点的地址。这就好比一个通信管道，数据发送方在一端发送数据，数据接收方在另一端取出数据。面向连接协议保证数据传输的收发顺序不变，即你应我答的模式。因此面向连接服务的传输可靠性高，但需要负担通信开始前的链接开销，协议复杂，通信效率不高。
由于面向无连接不需要在通信双方进行数据传输前建立虚拟连接线路，而维护连接的过程正是影响面向连接网络的瓶颈所在，因此面向无连接的服务能做到高效率和实时性，但可靠性相对面向连接服务较低一些。

C-S/B-S/P2P

C/S模式总结

C是英文单词“Client”的首字母，即客户端的意思，S是英文单词“Server”的首字母，即服务器的意思；C/S就是“Client/Server”的缩写，即“客户端/服务器”模式。

C/S模式特点

C/S结构是一种软件系统体系结构，这种结构是将需要处理的业务合理地分配到客户端和服务器端，这样可以大大降低通信成本，但是升级维护相对困难。比如我们手机中安装的微信、qq、王者荣耀等应用程序就是C/S结构。

数据流方向

客户机——经过(Request)请求——服务器(即数据库)——数据库根据客户机的请求——进一步(Response)响应回去给客户机

应用层协议

应用层功能

数据表示

数据表示：数据表示是指能由计算机硬件直接识别和引用的数据类型。（例如定点数浮点数）

数据传输

数据传输就是按照一定的规程，通过一条或者多条数据链路，将数据从数据源传输到数据终端，它的主要作用就是实现点与点之间的信息传输与交换。

HTML

超文本标记语言（英语：HyperText Markup Language，简称：HTML）是一种用于创建网页的标准标记语言。

URL

URL是统一资源定位符，是互联网上标准资源的地址。而互联网上的每个文件都有唯一的一个的URL，它包含的信息指出文件的位置以及浏览器应该怎么处理它

HTTP

超文本传输协议（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）是一个简单的请求-响应协议，它通常运行在TCP之上。它指定了客户端可能发送给服务器什么样的消息以及得到什么样的响应。

浏览器为什么需要缓存

节约宽带资源。节约了网络的资源，提高了网络的效率

与DNS的关系

首先搜索浏览器自身的DNS缓存

如果没有找到，读取操作系统的hosts

如果没有找到，查找本地DNS服务器

如果没有找到，本地DNS服务器向根服务器发出请求

Email

email配置

SMTP

SMTP是一组用于从源地址到目的地址传送邮件的规则,属于TCP/IP协议族

POP/IMAP

IMAP是一种邮件获取协议,作用是邮件客户端可以通过这种协议从邮件服务器上获取邮件的信息，下载邮件等

POP3规定怎样将个人计算机连接到Internet的邮件服务器和下载电子邮件的电子协议

IMAP 整体上为用户带来更为便捷和可靠的体验。POP3 更易丢失邮件或多次下载相同的邮件，但 IMAP 通过邮件客户端与webmail 之间的双向同步功能很好地避免了这些问题。

RFC 2822/MIME

Request For Comments（RFC），是一系列以编号排定的文件。文件收集了有关互联网相关信息，以及UNIX和互联网社区的软件文件。RFC文件是由Internet Society（ISOC）赞助发行。基本的互联网通信协议都有在RFC文件内详细说明。RFC文件还额外加入许多在标准内的论题，例如对于互联网新开发的协议及发展中所有的记录。因此几乎所有的互联网标准都有收录在RFC文件之中

MIME(Multipurpose Internet Mail Extensions)多用途互联网邮件扩展类型。是设定某种扩展名的文件用一种应用程序来打开的方式类型，当该扩展名文件被访问的时候，浏览器会自动使用指定应用程序来打开。多用于指定一些客户端自定义的文件名，以及一些媒体文件打开方式。

最早应用于电子邮件系统

DNS

域名解析过程

浏览器-->操作系统的hosts-->本地域名服务器（LDNS）

互联网域名结构

三级.二级.顶级

dns服务器

DNS中保存了一张域名(domain name)和与之相对应的IP地址 (IP address)的表，以解析消息的域名。

递归查询

必须使用一个准确的查询结果回复客户机

迭代查询

向客户机提供其他能够解析查询请求的DNS 服务器地址

不直接回复查询结果，而是告诉客户机另一台DNS 服务器地址，客户机再向这台DNS 服务器提交请求，依次循环直到返回查询的结果

缓存

DNS缓存指DNS返回了正确的IP之后，系统就会将这个结果临时储存起来。并且它会为缓存设定一个失效时间 (例如N小时)，在这N小时之内，当你再次访问这个网站时，系统就会直接从你电脑本地的DNS缓存中把结果交还给你，而不必再去询问DNS服务器，变相“加速”了网址的解析。

DHCP

指的是由服务器控制一段IP地址范围，客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的IP地址和子网掩码

*FTP

FTP允许用户以文件操作的方式（如文件的增、删、改、查、传送等）与另一主机相互通信

传输层

协议端口号

由于每种网络的服务功能都不相同，因此有必要将不同的封包送给不同的服务来处理

UDP

无需建立连接就可以发送封装的 IP 数据包

主要用于不要求分组顺序到达的传输中

分组传输顺序的检查与排序由应用层完成

提供面向事务的简单不可靠信息传送服务

TCP

一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议

网络层

IPv4

寻址方案Addressing scheme

单播寻址方式（32 位 IP 地址）

数据只发送到一个目标主机，Destination Address 字段包含目标主机的 32 位 IP 地址
广播寻址方式（255.255.255.255）

数据包被寻址到一个网段内的所有主机，Destination Address 字段包含一个特殊的广播地址，即255.255.255.255。

主机在网络上看到这个数据包时，它必然会对其进行处理。
组播寻址方式（224.xxx）

这种模式是前两种模式的混合，即发送的数据包既不是去往单个主机，也不是去往网段上的所有主机。在这个数据包中，目标地址包含一个以 224.xxx 开头的特殊地址，可以被多个主机接收。

层次结构IP address hierarchy

IPv4分层寻址方案

单个 IP 地址可以包含有关网络及其子网以及最终主机的信息。该方案使 IP 地址能够分层，其中网络可以有许多子网，而子网又可以有许多主机。

原始类

IPv4 寻址系统分为五类 IP 地址。不同的分类地址是由 IP 地址的第一个八位字节标识的。

子网编址

子网掩码

子网掩码是需要配合IP地址一起使用的，用于指示IP地址的前多少比特是网络ID，后多少比特是主机ID。

A、B、C类地址均有默认的掩码，也称固定掩码：

无类寻址classless addressing

无类 IPv4 寻址不会将地址空间划分为类，如类寻址。它提供了一个可变长度的块，这些块根据用户的需要有一系列的地址。

无类寻址也将 IPv4 地址分为两部分，分别称为"前缀"和"后缀"。前缀定义网络ID， 而后缀定义相应网络中的主机地址。

前缀（n）的长度将添加到地址的最后一个，以斜杠分隔。这称为斜杠表示法，更正式地称为无类域间路由（CIDR）表示法。

无类寻址

分配给组织的地址块必须具有连续的未分配地址。
分配给组织的块中的地址数必须是2 的幂。
每个块的第一个地址必须可被块的长度整除。

E.g

167.199.170.82/27获取 IPv4 无类地址，并从给定的地址中计算相应网络中的地址数、网络的第一个地址和网络的最后一个地址。

Let us take an IPv4 classless address in CIDR notation i.e. 167.199.170.82/27 and from the given address we will calculate the number of addresses in the corresponding network, the first address of the network and last address of the network.

前缀（n）值= 27。
N=2^(32-n) = 2^5 = 31
因此，相应的网络块中有32个地址，可以分配给网络中的32个主机。
第一个地址 = （给定地址）and （网络掩码）

块中第一个地址的十进制表示法是167.199.170.64。
最后一个地址 =（给定地址）or [not（网络掩码）]

块中最后一个地址的十进制表示法为167.199.170.95

因此，我们得出结论，给定的地址167.199.170.82来自块，其第一个地址是167.199.170.64，最后一个地址是167.199.170.95，网络中的主机数是32。

特殊的IPv4地址

全0主机ID：表示网络本身，如IP地址129.152.0.0是指网络ID为129.152的B类网络
全1主机ID：表示广播地址，如IP地址129.152.255.255是指网络ID为129.152的B类网络的广播地址
十进制127开头的地址：环回地址，用于测试自身TCP/IP软件是否正常，如ping自己127.0.0.1

数据报转发

无连接服务

基于数据包（datagram）的分组交换packet switching based on datagram

数据报方式是为网络层提供无连接服务（无连接服务：每个分组的路径可能不同，分组传输事先没有固定的路径）

在数据报交换中，数据包通常称为数据报。数据报分组交换也称为无连接分组交换。在此技术中，网络设备根据每个数据包中包含的目标地址单独路由每个数据包。

每个分组都会携带源地址和目的地址；
路由器根据分组的目的地址转发分组：
转发的策略是根据 *路由协议（算法） *构建转发表；
查找转发表
分组按照转发表发送出去

基于虚电路（virtual circuit）的分组交换

虚拟电路切换也称为面向连接的切换。此交换包含电路交换以及数据报分组交换的特性。在这种类型的数据包交换中，数据包首先被组装，然后按顺序编号。现在，他们已准备好按顺序穿越预定义的路线。此处不需要有关地址的信息，因为所有数据包都是按顺序发送的。

虚电路方式路由器记得不是目的IP地址和接口的对应关系而是虚电路号和路由器接口对应关系

步骤：

建立连接(虚电路连接) 发送方发送一个"呼叫应答分组"，节后方返回一个"呼叫响应分组"。就算建立好分组了
数据传输。全双工通信。发送的数据单元是分组，这就和纯电路交换不一样。每个分组要携带一点信息——虚电路号，可以找到应该走哪一条虚电路

虚拟电路的优点如下：

数据包以相同的顺序传递
开销较小
连接更可靠
减少数据丢失的可能性。

虚拟电路的缺点如下：

交换机应该功能强大。
重建网络很困难

虚拟包

IP数据报

在 TCP/IP 协议中，使用 IP 协议传输数据的包被称为 IP 数据包，每个数据包都包含 IP 协议规定的内容。IP 协议规定的这些内容被称为 IP 数据报文（IP Datagram） 或者 IP 数据报。

IPv4数据报头格式

IPV4数据报头部格式

版本（Version）

版本字段指定了IP数据报中使用的IP协议版本，占四位。如过协议是IPV4，则值为0100。
头部长度（Header Length）

IP数据报头部的总长度
区分服务（Differentialted Services）
总长度（Total Length）

整个IP数据报的总长度，包括报头和数据部分
标识（Identification）

当数据报由于长度超过下面数据链路层的MTU（最大传输单元）值而必须分段的时候，这个标识符的值就被复制到所有的数据报分段的标识字段中。相同的标识字段的值分段后的各数据报分段最后能正确地组装成原来的数据报。
标志（Flags）
- 指出该IP数据报后面是否还有分段
- 占3位。目前只有前两位有意义：最低以为记为MF（More Fragment），如果MF=1，则表示后面还有分段，如果MF=0表示这已是某个数据报的最后一个分段；中间一位记为DF（Don’t Fragment），当DF=1时表示不允许分段，DF=0表示允许分段；最高1位没有使用。
段偏移（Fragment Offset）

该分段在数据报中的相对位置
生存时间（Time To Live）

IP数据报在网络中传输的有效期
协议（Protocol）

标识此IP数据报在传输层所采用的协议类型（如TCP、UDP或ICMP等等）
校验和（Checksum）
- 校验和字段用来检验IP数据报的报头部分（不包过“数据”部分）在传输到接收端后是否发生了变化，占16位。
- 数据报每经过一个路由器，路由器都要重新计算一下报头检验和
- 现在发送端校检和字段中填上一个特定的值，然后再接收端把包括校检和字段在内的报头部分进行二进制反码求和，再取反，如果结果为0，则表示报头部分在传输过程中没有发生变化，否则表示在传输过程中出现了差错。
源地址/目的地址（Source Address/Destination Address）
- IP数据报发送者和接受者的IP地址
- 无论如何分段，此两字段一直保持不变。
选项（Option）

提供扩展余地

如何在网络上转发IP数据报

网络前缀提取network prefix extraction

是用来唯一地标识着连入Internet的一个网络的网络号。

与地址的网络部分相对应的IP地址部分；例如，B类地址的网络前缀是/16（即前16位表示地址的网络部分)

路由表中的前缀匹配 prefix matching in the routing

最长前缀匹配是一种查找 IP 前缀的算法，该前缀将是路由器下一跃点的目标。路由表每个路由器存储 IP 前缀和相应的路由器。该算法用于查找与给定IP地址匹配的前缀，并返回相应的路由器节点

IP Prefix	Router
192.168.20.16/28	A
192.168.0.0/16	B

当给定的IP地址192.168.20.19时，应该选择哪些条目？根据最长前缀匹配算法，将选择节点 A。因为它具有较长的子网掩码。粗体数字是与 IP 地址匹配的位。您可以知道192.168.20.16/28的前缀比192.168.0.0/16长。

因特网传输

MTU和数据报碎片(MTU and datagram fragmentation)

当数据报的最大大小大于帧中可以保存的最大数据大小（即其最大传输单位（MTU））时，网络层会完成分段。网络层将从传输层接收的数据报划分为片段，以便数据流不会中断。

由于 IP 报头中的总长度为 16 位，因此 IP 数据报的最大大小 = 216– 1 = 65，535 字节。
它由目标端的网络层完成，通常在路由器上完成。
源端不需要分段，因为传输层按传输层进行明智的（良好）分割，即传输层不是在传输层进行分段，而是在网络层进行分段，而是查看数据报数据限制和帧数据限制，并以这样的方式进行分段，即生成的数据可以很容易地放入帧中而无需分段。
接收器使用 IP 报头中的 标识identification字段识别帧。帧的每个片段都具有相同的标识号。
接收器使用 IP 报头中的段偏移fragment offset字段识别帧序列
由于碎片而引入的额外标头，因此存在网络层的开销。
IP 报头中用于分段的字段：标识，段偏移，标志

重新组装(reassembly)

它只发生在目的地而不是路由器上（和分段区分），因为数据包采取独立的路径（数据报数据包交换），因此所有数据包可能不会在路由器上满足，因此可能会再次出现碎片需求。碎片也可能无序到达。

E.g

最大传输单位（MTU）为 200 字节的 IP 路由器已收到大小为 520 字节的 IP 数据包，其 IP 标头长度为 20 字节。IP 标头中相关字段的值。

An IP router with a Maximum Transmission Unit (MTU) of 200 bytes has received an IP packet of size 520 bytes with an IP header of length 20 bytes. The values of the relevant fields in the IP header.

由于 MTU 是 200 字节，20 字节是标头大小，因此数据的最大长度 = 180 字节,但它不能用片段偏移量表示，因为它不能被 8 整除，因此，最大数据长度可行 = 176 字节。

Since MTU is 200 bytes and 20 bytes is header size so, the maximum length of data = 180 bytes but it can’t be represented in fragment offset since it is not divisible by 8 so, the maximum length of data feasible = 176 bytes.

片段数 = （520/200） = 3

header长度 = 5（因为分母为 4（IP数据报头部的总长度以4字节为单位），因此，20/4 =5)

效率 e =（没有标头的数据）/（带标头的数据）= 500/560 = 89.2 %

Number of fragments = (520/200) = 3. Header length = 5 (since scaling factor is 4 therefore, 20/4 = 5) Efficiency, e = (Data without header)/(Data with header) = 500/560 = 89.2 %

典型设备

路由器

路由器（Router）是连接两个或多个网络的硬件设备，在网络间起网关的作用，是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备。它能够理解不同的协议，例如某个局域网使用的以太网协议，因特网使用的TCP/IP协议。这样，路由器可以分析各种不同类型网络传来的数据包的目的地址，把非TCP/IP网络的地址转换成TCP/IP地址，或者反之；再根据选定的路由算法把各数据包按最佳路线传送到指定位置。所以路由器可以把非TCP/IP网络连接到因特网上。

三层交换机

三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，工作在OSI网络标准模型的第三层：网络层。三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发

LAN

LAN标准化组织

IEEE 的802项目 LAN/MAN标准委员会

标准和模型

1、MAC子层：MAC子层的的主要功能为数据帧的封装/卸装，帧的寻址和识别，帧的接收与发送，链路的管理，帧的差错控制。

2、LLC子层：LLC子层的主要功能为传输可靠性保障和控制，数据包的分段与重组，数据包的顺序传输。

P2P和多址接入网

LAN是一种多址接入网

各种拓扑结构及其特性

总线型结构

总线型结构采用一条单根的通信线路（总线）作为公共的传输通道，所有的结点都通过相应的接口直接连接到总线上

特点：
- 结构简单、便于广播式传输
- 网络响应速度快，但负荷重时性能迅速下降
- 局部站点故障不影响整体
- 总线出现故障，则将影响整个网络
- 易于安装，费用低
优点：
- 电缆用量小
- 可靠性高
缺性：
- 故障诊断困难
环状结构

各个工作站的地位相同，顺序连接

特点：
- 各工作站间无主从关系，结构简单
- 简化了路径选择，但可扩充性差
- 可靠性差
优点：
- 电缆长度短
- 适用于光纤
- 无差错传输
缺性：
- 可靠性差
- 故障诊断困难
- 调整网络比较困难
网状结构

特点：
- 可靠性高；结构复杂
- 因为有多条路径，所以可以选择最佳路径
星形结构

星状结构的每个结点都由一条点对点链路与中心结点

优点：
- 容易实现
- 可靠性高
- 故障诊断容易
- 节点扩展、移动方便
- 网络传输数据快
缺性：
- 对中央节点的依赖性强
- 结构的确定在于其采用广播信息传送方式

了解MAC地址

单播

表示单一设备、节点；

广播

组播的特例，表示所有地址（FF:FF:FF:FF:FF:FF）

多播（组播）

表示一组设备、节点；

帧和成帧

如何在数据流中识别帧

SOH标记开始，EOT标记结束

SOH|头部|载荷|EOT

位填充

任意长度的位模式被填充到消息中，以区别于分隔符。

（在111111后面加0，接收到时改回来）

字节填充

在消息中填充一个字节以区别于分隔符。

（用另一个字符取代载荷中的特殊字符，接收到时改回来）

MAC子层

受控访问协议controlled access protocol

轮询
预约
令牌传递

channelization 协议

FDMA

中心控制器--》新站点出现--》分配没有用过的频率
TDMA

参与者被分配一个序号，站点按顺序发送
CDMA

？

随机access协议

*ALOHA

CSMA/CD

解决两个站点同时发送信号干扰冲突的问题

工作流程

载波监听carrier sense

以太网要求每个站点有监测电缆，用来检测是否正在传
冲突检测collision detection

检测发出的信号，不符合则有冲突
二级制指数退避（back off）算法

第一次冲突时等0-d，第n次等0-2^(n-1)d

第16次冲突后丢弃

有线LAN

10 Base 5/10 Base 2/10 Base T/

10 Base 5:同轴电缆（粗）

10 Base 2:同轴电缆（细）

10 Base T:双绞线以太网（10Mb/s）

100 Base T:快速以太网（100Mb/s）

1000 Base T:吉比特双绞线（1000Mb/s）

拓扑，media，NIC

网络接口卡（NIC）是一种硬件组件，没有它，计算机就无法通过网络连接。它是安装在计算机中的电路板，为计算机提供专用网络连接。它也称为网络接口控制器、网络适配器或 LAN 适配器。

逻辑拓扑与物理拓扑

以网络设备的IP地址划分为依据生成的拓扑图我们称之为逻辑拓扑

通过IP地址的扫描生成
人工的手工绘制生成

以网络设备实际物理地址为依据生成的拓扑图我们称之为物理拓扑

根据SNMP协议扫描网络自动生成

网络的特点是什么

？

典型的设备：HUB

集线器电子部件仿真了物理电缆的特性

以太网帧

DIX V2

IEEE 802.3

相比DIX多了IEEE LLC/SNAP头

最大载荷1500-->1492

区别和联系

最小/最大帧长度MTU

6 + 6 + 2 + 1500 + 4 = 1518

以太网帧最小是 6 + 6 + 2 + 46 + 4 = 64

封装不同类型的数据帧

双绞线电缆

UTP

UTP:非屏蔽双绞线

STP

STP:屏蔽双绞线

通过屏蔽的方式，减少了衰减和噪音，从而提供了更加洁净的电子信号

如何选择

但是屏蔽双绞线价格更加昂贵，重量更重并且不易安装

拓展LAN

基于物理层

中继器repeater

不分组或编码

只是放大信号

HUB

基于数据链路层

bridge

连接两个LAN之间传输分组的机制

switch

转发分组的数字设备 N个端口传输N/2个分组

冲突域/广播域

如果某个CSMA/CD网络上的两台计算机在同时通信时会发生冲突，那么这个CSMA/CD网络就是一个冲突域（Collision Domain）

指网络中的某一设备同时向网络中所有的其它设备发送数据，这个数据所能广播到的范围即为广播域(Broadcast Domain)。

信息网络技术总结｜ 青训营笔记