HCIA数据通信网络基础（自备回顾）

本文主要是介绍HCIA数据通信网络基础（自备回顾），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

HCIA数据通信网络基础

1.数据通信网络基础

通信人与人、人与物、物与物之间通过某种媒介和行为进行信息传递与交流

网络通信 终端设备之间通过计算机网络进行的通信

在网路通信中：

计算机距离较近：计算机-----网线------计算机信息交互（内网）

计算机距离较远：计算机-----路由器------计算机信息交互

计算机距离非常远：计算机-----路由器----Internet主干道----路由器------计算机

数据通信网络

在这里插入图片描述由路由器、交换机、防火墙、无线控制器、无线接入点、个人电脑、网络打印机、服务器等等组成实现数据互通

信息传递术语

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交换机

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在园区网络中，交换机一般来说是距离终端用户最近的设备，接入层的交换机一般为二层交换机，又称为以太网交换机，二层是指TCP/IP参考模型的数据链路层:
以太网交换机可以实现: 数据的交换、终端用户设备的接入、基本的接入安全功能.二层链路的冗余等;
广播域:一个节点发送一个广播报文其余节点都能够收到的节点的集合

路由器

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路由器工作在TCP/IP参考模型的网络层;

路由器可以实现: 维护路由表和路由信息、路由发现及路径选择、数据转发、隔离广播域、广域网接入和网络地址转换及特定的安全功能

防火墙

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是位于两个信任程度不同的网络之间(如企业内部网络和Internet之间)的设备，它对两个网络之间的通信进行控制，通过强制实施统一的安全策略，防止对重要信息资源的非法存取和访问，以达到保护系统安全的目的。

无线设备

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无线局域网WLAN广义上是指以无线电波、激光、红外线等无线信号来代替有线局域网中的部分或全部传输个质所构成的网络。

而常见的Wi-Fi是指IEEE 802.11标准上的无线局域网技术。

在WLAN中，常见的设备有胖AP、瘦AP和无线控制器AC。
无线接入点(AP,Access Point)
一般支持FAT AP、FIT AP和云管理工作模式，根据网络规划的需求，可以灵活地在各种模式下切换。
FAT AP: 适用于家庭，独立工作，需单独配置，功能较为单一，成本低
FIT AP: 适用于大中型企业，需要配合AC使用，由AC统一管理和配置，功能丰富
云管理: 适用于中小型企业，需要配合云管理平台使用，由云管理平台统一管理和配置，功能丰富，即插即用。

无线接入控制器(AC,Access Controller)

一般位于整个网络的汇聚层，提供高速、安全、可靠的WLAN业务

提供大容量、高性能、高可靠性、易安装、易维护的无线数据控制业务，具有组网灵活、绿色节能等优势。

2.网络分类

局域网、城域网、广域网

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网络类型可以根据覆盖的地理范围，划分成局域网和广域网，以及介于局域网和广域网之间的城域网。
局域网:
基本特点

覆盖范围一般在几公里之内;
主要作用是把分布距离较近(如: 有一个家庭内、一座或几座大楼内、一个校园内，等等)的若干终端电脑连接起来。****
使用技术: 以太网、Wi-Fi等。
城域网:
基本特点
城域网是较大型的局域网，需要的成本较高，但可以提供更快的传输速率。它改进了局域网中的传输介质，扩大了局域网的访问范围，范围可以包含一个大学校园或城市;
主要作用是将同一城市内不同地点的主机、数据库以及局域网等连接起来;与广域网作用相似，但实现方式和性能不同。
使用技术: 基于大型的局域网，与局域网技术相似，如: 以太网(10Gbps/100Gbps) WiMAX (全球互通微波访问)。
广域网:
基本特点:
覆盖范围一般在几公里以上，可大至几十、几百或几千公里;
主要作用是把分布较远(如: 跨越城市、跨越国家，等等)的若干局域网或城域网连接起来;
会用到电信运营商的通信线路。
使用技术: HDLC、PPP等。

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网络拓扑

网络拓扑（Network Topology）
用传输介质( 例如双绞线、光纤等互连各种设备( 例如计算机终端、路由器、交换机等 )所呈现的结构化布局。

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星型网络:
所有节点通过一个中心节点连接在一起
优点: 容易在网络中增加新的节点。通信数据必须经过中心节点中转，易于实现网络监控。
缺点: 中心节点的故障会影响到整个网络的通信
总线型网络:
所有节点通过一条总线(如同轴电缆)连接在一起
优点: 安装简便，节省线缆。某一节点的故障一般不会影响到整个网络的通信。0
缺点:总线故障会影响到整个网络的通信。某一节点发出的信息可以被所有其他节点收到，安全性低。
环型网络:
所有节点连成一个封闭的环形
优点: 节省线缆。
缺点: 增加新的节点比较麻烦，必须先中断原来的环，才能插入新节点以形成新环。树型网络:
树型结构:实际上是一种层次化的星型结构。
优点:能够快速将多个星型网络连接在一起，易于扩充网络规模
缺点: 层级越高的节点故障导致的网络问题越严重
全网状网络:
所有节点都通过线缆两两互联。
优点:具有高可靠性和高通信效率。
缺点: 每个节点都需要大量的物理端口，同时还需要大量的互连线缆。成本高，不易扩展。
部分网状网络:
只是重点节点之间才两两互连
优点: 成本低于全网状网络
缺点: 可靠性比全网状网络有所降低

在实际组网中，通常都会根据成本、通信效率、可靠性等具体需求而采用多种拓扑形态相结合的方法。

3.网络模型

OSI

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TCP/IP参考模型

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路由器-–网络层 交换机—数据链路层

应用层

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TCP/IP每一层都让数据得以通过网络进行传输，这些层之间使用PDU (Packet Data Unit协议数据单元)彼此交换信息，确保网络设备之间能够通信。

不同层的PDU中包含有不同的信息，因此PDU在不同层被赋予了不同的名称

HTTP超文本传输协议

( Hypertext Transfer Protocol)用来访问在网页服务器上的各种页面

FTP文件传输协议

( File Transfer Protocol) 为文件传输提供了途径，它允许数据从一台主机传送到另一台主机,上。

DNS域名称解析服务

( Domain Name Service):用于实现从主机域名到IP地址之间的转换。

Telnet

Telnet是数据网络中提供远程登录服务的标准协议。 Telnet为用户提供了在本地计算机上完成远程设备工作的能力。

传输层

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TCP传输控制协议

(Transmission Control Protocol): 为应用程序提供可靠的面向连接的通信服务。目前，许多流行的应用程序都使用TCP。

UDP用户数据报协议

(User Datagram Protocol): 提供了无连接通信，且不对传送数据包进行可靠性的保证。

TCP、UDP报文

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TCP报文头部:

##### TCP报文头部:

Source Port: 源端口，标识哪个应用程序发送。长度为16比特。
Destination Port: 目的端口，标识哪个应用程序接收。长度为16比特。
Sequence Number: 序号字段。TCP链接中传输的数据流每个字节都编上一个序号。
序号字段的值指的是本报文段所发送数据的第一个字节的序号。长度为32比特。
Acknowledgment Number: 确认序列号，是期望收到对方下一个报文段数据的第1个字节的序号，即上次已成功接收到的数据段的最后一个字节数据的序号加1。只有Ack标识为1，此字段有效。长度为32比特。
Header Length: 头部长度，指出TCP报文头部长度，以32比特(4字节)为计算单位若无选项内容，则该字段为5，即头部为20字节。
Reserved: 保留，必须填0。长度为6比特。
Control bits: 控制位，包含FIN、ACK、SYN等标志位，代表不同状态下的TCP数据段。
Window: 窗口TCP的流量控制，这个值表明当前接收端可接受的最大的数据总数( 以字节为单位)。窗口最大为65535字节。长度为16比特。
Checksum: 校验字段，是一个强制性的字段，由发端计算和存储，并由收端进行验证。在计算检验和时，要包括TCP头部和TCP数据，同时在TCP报文段的前面加上12字节的伪头部。长度为16比特。
**Urgent:**紧急指针，只有当URG标志置1时紧急指针才有效。TCP的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。紧急指针指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节(紧急数据放在本报文段数据的最前面)。长度为16比特。
Options: 选项字段( 可选)，长度为0-40字节。

UDP报文头部:

Source Port:源端口，标识哪个应用程序发送。长度为16比特。
Destination Port:目的端口，标识哪个应用程序接收。长度为16比特。
**Length;**该字段指定UDP报头和数据总共占用的长度。可能的最小长度是8字节，因为UDP报头已经占用了8字节。由于这个字段的存在，UDP报文总长不可能超过65535字节(包括8字节的报头，和65527字节的数据)。
Checksum:覆盖UDP头部和UDP数据的校验和，长度为16比特。

端口号

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TCP的三次握手四次挥手

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TCP的序列号与确认序列号

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TCP的序列号与确认序列号

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TCP的窗口滑动机制

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网络层

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网络层协议工作过程

当采用IP作为网络层协议时，通信的双方都会被分配到一个“独一无二”的IP地址来标识自己。

IP地址可被写成32位的二进制整数值形式，但为了方便人们阅读和分析，它通常被写成点分十进制的形式，即四个字节被分开用十进制表示，中间用点分隔，比如192.168.1.1

IP数据包的封装与转发
网络层收到上层(如传输层)协议传来的数据时候，会封装一个IP报文头部，并且把源和目的IP地址都添加到该头部中。
中间经过的网络设备(如路由器 )，会维护一张指导IP报文转发的“地图”一一路由表，通过读取IP数据包的目的地址，查找本地路由表后转发IP数据包。
IP数据包最终到达目的主机，目的主机通过读取目的IP地址确定是否接受并做下一步处理。
IP协议工作时，需要如OSPF、IS-S、BGP等各种路由协议帮助路由器建立路由表，ICMP帮忙进行网络的控制和状态诊断。

IP 互联网协议

(Internet Protocol): 将传输层的数据封装成数据包并完成源站点到目的站点的转发，提供无连接的、不可靠的服务。
目前有IPV4和IPV6

IGMP 因特网组管理协议

( Internet Group Management Protocol): 负责IP组播成员管理的协议。它用来在IP主机和与其直接相邻的组播路由器之间建立、维护组播组成员关系。

ICMP网际报文控制协议

(Internet Control Message Protocol): 基于IP协议在网络中发送控制消息，提供可能发生在通信环境中的各种问题反馈。通过这些信息，使管理者可以对所发生的问题作出诊断，然后采取适当的措施解决。

数据链路层

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MAC地址由48比特(6个字节)长，12位的16进制数字组成。例如: 48-A4-72-1C-8F-4F，也就是6对16进制数字组成 — 一个字节8bit == 2个16进制数（6*8）

PPP点对点协议

( Point-to-Point Protocol): 一种点对点模式的数据链路层协议多用于广域网。

Ethernet 以太网协议

一种多路访问广播型数据链路层协议，是当前应用最为广泛的局域网技术。

PPPOE以太网承载PPP协议

( Point-to-Point Protocol over Ethernet): PPPOE提供通过简单桥接访问设备(接入设备)把一个网络的多个主机连接到远程访问集中器的功能。常见的应用有家庭宽带拨号上网。

物理层

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常见传输介质

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数据传输过程

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常见协议标准化组织

IETF(lnternet Engineering Task Force)
负责开发和推广互联网协议(特别是构成TCP/IP协议族的协议)的志愿组织，通过RFC发布新D的或者取代老的协议标准。
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)

IEEE制定了全世界电子、电气和计算机科学领域30%左右的标准，比较知名的有IEEE802.3(Ethernet)、IEEE802.11(WiFi)等。

ISO(lnternational Organization for Standardization)

在制定计算机网络标准方面，ISO是起着重大作用的国际组织，如OSI模型，定义于ISO/IEC07498-1。