计算机网络的目的：数据通信与资源共享。

1.1.1、基础概念

1、信息：事物的属性、状态、结构及与外部环境的关系。

2、数据：信息的载体。

3、信号：模拟信号；数字信号。

4、信源——发送设备——信道——接收设备——信宿

发 噪声 收

注释：

收发设备：进行数字/模拟信号间的转化

信道：信号传输的通道

噪声：对于信号的干扰

1.1.2、组网模型

1、两机通信

2、多机通信

3、Internet通信（最早：ARPANET）

1.1.3、常见术语

1、数据载荷：最终想传递的信息

2、报文：进行交换、传输的数据单元，格式：头部+数据载荷+尾部，传输中会动态变化

3、头部/尾部：辅助信息的传递

4、封装/解封装：对数据载荷进行增减头部、尾部的过程

5、网关：概念性设备（非特定具体设备），完成异构网络的互连（协议转换、路由选择、数据交换等）

6、路由器：不同网络的互连（路径选择）

1.2.1、协议与标准

1、协议：实现通信而必须遵从的、事先定义好的一系列规则和约定（为完成通信而制定的规则）

2、协议三要素

1、语法：格式、数据编码

2、语义：规则

3、时序：数据通信的顺序

3、标准

IEEE802协议集、TCP/IP协议集等

1.2.2、OSI参考模型（OSI：开放系统互联）

1、物理层：现实中的通信线路（含机械、电气、功能和规程特性），单位：比特（bit）

2、数据链路层：相邻节点间的数据链路连接，进行差错校验、流量控制，进行节点间的通信，单位：帧

（1）逻辑链路控制子层LLC：数据链路层的上层部分，提供两种服务：无确认无连接服务和面向连接的服务

（2）介质访问控制子层MAC：介质访问控制

1.争用型介质访问控制，又称随机型的介质访问控制协议，如CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测技术：先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发） 方式；

2.确定型介质访问控制，又称有序的访问控制协议，如Token(令牌：唯一令牌，拥有可发)方式。

3、网络层：数据分组，网络路由，完成主机间的通信，单位：分组（包）

1、虚电路：建立连接（虚拟连接）

2、数据报：无连接（存储转发技术）

4、传输层：向高层屏蔽了下层数据的通信细节，使用户完全不用考虑物理层、数据链路层和网络层工作的详细情况，实现端到端的传输，单位：报文

1、TCP协议提供可靠的面向连接的虚电路服务

2、UTP协议提供不可靠的无连接的数据报服务

5、会话层：处理会话（建立、维护、拆除），控制通信方式（单工通信/半双工通信/全双工通信）

6、表示层：数据转换、数据加解密和数据压缩，数据描述和语法规范

7、应用层：提供服务（HTTP、DNS、FTP等）

8、对应关系：

注释：在计算机网络通信中，OSI参考模型只是作为理论研究的模型，并没有实际应用。

1.2.3、TCP/IP参考模型（网络互联的标准协议）

1、两模型间的对应关系

2、要点

1、网络接口层：对标硬件，对应设备：网线、网桥、集线器、交换机

（1）ARP(地址解析协议）：它实现IP地址到物理地址。

（2）RARP(逆地址解析协议）：它是实现从物理地址到IP地址的转换。

2、网络层：实现数据包的选路和转发，对应设备：路由器。

（1）IP协议：根据数据包的目的IP地址来决定如何将它发送给目标主机。寻找下一跳设备。

（2）ICMP协议是网络层的另一个重要协议，它是IP协议的重要补充，主要用于检测网络连接。

3、传输层：提供端到端的通信

（1）TCP协议（传输控制协议）：为应用层提供可靠的、面向连接的和流式服务。

（2）UDP协议（用户数据报协议）：为应用层提供不可靠的、无连接的和数据报服务。

（3）SCTP协议（流控制传输协议）

4、应用层：处理应用程序

（1）OSPF（开放最短路径优先）协议：是一种动态路由更新协议。

（2）RIP（路由信息协议）是一种基于距离矢量的内部网关协议

（3）DNS（域名服务）协议：提供域名到IP地址的转换。

（4）telnet（远程登录）协议是一种远程登陆协议。

（5）HTTP协议（超文本传输协议）是一个基于请求与响应模式的、无状态的、应用层的协议，常基于TCP的连接方式。

1.3.1、以太网

1、标准以太网（10Mbit/s）

10Base-5（500m内，总线粗缆）、10Base-2（200m内，总线细缆）、10Base-T（100m内，星型双绞线）、10Base-F（星型光纤）

2、快速以太网（100Mbit/s）

（1）100BASE-TX （两对五类双绞线：收/发异线，100m内全双工）

（2）100BASE-FX

1.多模光纤：550m

2.单模光纤：3000m

3、千兆以太网（1000Mbit/s）

1000Base-SX：多模光纤，传输距离为220-550m

1000Base-SX：单模光纤，传输距离为5000m

1000Base-CX ：屏蔽双绞线（STP），传输距离为25m

1000Base-TX：6类以上双绞线，每对单工使用

1000BASE-T ：5类以上双绞线，每对半双工使用

4、万兆以太网（10Gbit/s）

注释：

(1)、RJ45连插头与双绞线端接有T568A或T568B两种结构。

1、568A线序：绿白—1，绿—2，橙白—3，蓝—4，蓝白—5， 橙—6，棕白—7，棕—8

2、568B线序：橙白—1，橙—2，绿白—3，蓝—4，蓝白—5， 绿—6，棕白—7，棕—8

(2)、传输10M、100M以太网的网线只使用 1、2、3、6编号的芯线传递数据，1、2用于发送，3、6用于接收；如果想要达到1000M需要使用4对线，即8根芯线全部用于收发数据。

(3)、双绞线分为：非屏蔽双绞线（UTP）、屏蔽双绞线（STP）；光纤：多模光纤（MMF）、单模光纤（SMF）

5、MAC地址：MAC地址由48位二进制数

6、IP地址：

（1）IPv4地址：是32位的二进制数，一般用点分十进制数表示，由网络号和主机号两部分组成。

（1）IPv6地址：是128位的二进制数，其中前64位为网络位（也称为前缀），后64位为主机位（也称为标识符）。 IPv6地址的网络前缀标识着地址所属的网络，而主机标识符则标识着网络中的主机设备。一般用十六进制数表示，由网络号和主机号两部分组成。

7、A类、B类和C类的私有IP地址范围：

（1）A类私有IP地址范围：10.0.0.0~10.255.255.255。

（2）B类私有IP地址范围：172.16.0.0~172.31.255.255。

（3）C类私有IP地址范围：192.168.0.0~192.168.255.255

（4）D类地址为组播地址，其范围为224.0.0.0~239.255.255.255。

（5）E类地址保留，其范围为240.0.0.0~255.255.255.255。

8、子网掩码（32位）本身并不是一个IP地址，并且子网掩码必须由若千个连续的1后接若干个连续的0组成。

9、子网划分：从主机最高位开始借位变为新的子网位，剩余部分仍为主机位，是本来属于主机号的部分变为子网位和主机位，这样就实现了将大的网络划分为多个小的网络，满足了不同网络对IP地址的个性化需求，实现网络的层次性，形成：（网络位+子网位+主机位）的新子网，目的：解决IPv4地址不足。

10、原理

11、可变长子网掩码（VLSM）允许在同一个网络地址空间中使用多个子网掩码。VLSM使得IP地址的使用更加有效，减少IP地址的浪费，并且VLSM允许已经划分过子网的网络继续划分子网。

12、IP数据包通过以太网发送，但以太网设备并不能识别IP地址，它们是以MAC地址传输的。因此，必须把IP目的地址转换成MAC目的地址。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址，它由ARP协议实现IP地址到物理地址的转化。