计算机网络基础篇
第一节前言
1.1什么是计算机网络
硬件方面：通过线缆将网络设备和计算机连接起来。
软件方面：操作系统，应用软件应用程序通过同学线路互连，实现资源共享，信息传递。
1.2计算机网络的功能
实现数据通信，资源共享，增加数据的可靠性，提高系统处理能力。
1.3WAN与LAN
1）广域网（Wide-Aea Netork）
范围：几十到几千千米
作用：用于连接远距离的计算机网络，如用于Internet。
2）局域网（Local-Area Network）
范围：1km左右
作用：用于连接较短距离内的计算机，如用于企业网，校园网，政府内部网等。
1.4网络拓扑结构
线缆连接计算机和网络设备的布局：点对点，星型及扩展的星型，网状
1）点对点拓扑结构
两台设备之间有一条单独的连接，专用的广域网中电路连接的两台路由器
2）星型拓扑结构
一个节点与其他一个节点相连。
优点：易于实现；易于网络扩展；易于故障排查。
缺点：中心节点压力大；组网成本较高；存在单点故障，安全性，稳定性不高。
3）网状拓扑结构
一个节点与其他多个节点相连。
优点：提供冗余性和容错性；可靠性，安全性较高。
缺点：组网成本高。
1.5OSI协议模型
网络通信的过程很复杂，为了降低网络设计的复杂性，将协议进行了分层设计。
1.5.1什么是协议
为了使数据可以在网络上从数据传递到目的地，网络上所有设备需要“讲”相同的“语言”，描述昂罗通信中的“语言”规范的一组规则就是协议。
1.5.2OSI七层模型
应用层：网络服务与最终用户的一个接口
表示层：数据的表示，安全，压缩
会话层：建立，管理，中止回话
传输层：定义传输数据的协议端口号以及流控和差错校验
网络层：进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择
数据链路层：建立逻辑连接，进行硬件地址寻址，差错校验等功能
物理层：建立，维护，断开物理连接
1.5.3TCP/P5层模型
1）对应协议族的组成
应用层：HTTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS等
传输层：TCP UDP
网络层：CMP IGMP IP ARP RARP
数据链路层：由底层网络定义的协议
物理层：由底层网络定义的协议
2）协议数据单元
应用层： 上层数据
传输层： TCP头部 上层数据 =>数据段
网络层： IP头部 TCP头部 上层数据 =>数据包
数据链路层：MAC头部 IP头部 TCP头部 上层数据 =>数据帧
物理层： =>比特流
3) 设备与层的对应关系
应用层 ==> 计算机
传输层 ==> 防火墙
网络层 ==> 路由器
数据链路层 ==> 交换机
物理层 ==> 网卡
第二节物理层
物理层是TCP/IP模型的最底层，为数据端设备传送数据的通路
2.1以太网接口
RJ-45
RJ是描述公用电信网络的接口，常用的有RJ-11和RJ-45
光纤接口
用以稳定地但并不是永久地连接两根线或多根光纤的无源组件
FC：圆形带螺旋纹光纤接头
ST：卡接式圆形光纤接头
SC：方形光纤接头
LC：窄体方形光纤接头
MT-RJ：收发一体的方形光纤接头
2.2双绞线
双绞线TP是目前使用最广，价格相对便宜的一种传输介质；由两根绝缘铜导线相互缠绕组成，以减少对邻近线对的电气干扰；由若干对双绞线构成的电缆被称为双绞线电缆；非屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线STP
1）双绞线的标准
类型 传输速率
cat5 100Mbps
cat5e 100Mbps
cat6 1000Mbps(1Gbps)
cat7 10000Mbps(10Gbps)
2）线缆的连接
• T568A：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕
• T568B：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕
– 标准网线
– 交叉网线
– 全反线
提示：含有交换机之间的用直通线，其他情况用交叉线。
其他情况：版本较新设备可以随意使用标准与交叉网线而不受限制，设备本身具备自动识别功能。
2.3中继器
作用：放大信号，延长网络传输距离
第三节数据链路层
使用的软件 ：Cisco Packet Tracer 7.2.1
官网下载地址：https://www.packettracernetwork.com/download/download-packet-tracer.html
百度 链接 ： https://pan.baidu.com/s/19DMuorFZSBKrL2xaJJnnLw
提取码：m8q7
Cisco Packet Tracer软件的安装与使用这里就不多言了，看官要是需要可以在评论区留言，看是否需要出教程。
3.1以太网MAC地址
用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备，如图
3.2以太网帧格式
数据链路层的协议数据单元
3.3以太网交换机
3.3.1什么是交换机
交换机是用来连接局域网的主要设备，交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据，
因此交换机工作在数据链路层。
3.3.2交换机的工作原理（转发原理）
1）初始状态
2）MAC地址学习
3）广播未知数据帧
4）接收方回应
5）交换机实现单播通信
6）交换机的工作原理总结
学习
– MAC地址表是交换机通过学习接收的数据帧的源MAC地址来形成的
广播
– 如果目标地址在MAC地址表中没有，交换机就向除接收到该数据帧
的接口外的其他所有接口广播该数据帧
转发
– 交换机根据MAC地址表单播转发数据帧
更新
– 交换机MAC地址表的老化时间是300秒
– 交换机如果发现一个帧的入接口和MAC地址表中源MAC地址的所在
接口不同，交换机将MAC 地址重新学习到新的接口
3.3.3交换机命令行
1）用户模式
Switch>
2）特权模式（一般用于查看配置信息）
Switch>enable
Switch#
3）全局配置模式（所做的配置对整个设备生效）
Switch#configure terminal
Switch(config)#
4）接口模式
Switch(config)#interface fastEthernet 0/1
Switch(config-if)#
– interface：关键字
– fastethernet：接口类型
– 0/1：“0”表示模块号，“1”表示接口号
5）模式间转换
– exit命令
– end命令
– 快捷键Ctrl+Z退出到特权模式
例1：
switch(config-if)#end
switch#
switch(config)#end
switch#
例2：
switch(config-if)#exit
switch(config)#exit
switch#disable
switch>
例3：
Switch>用户模式
Switch>enable
Switch#特模模式
Switch#configure terminal
Switch(config)#全局配置模式
Switch(config)#interface fastEthernet 0/1
Switch(config-if)#接口模式
6）配置主机名
Switch>en
Switch#conf t
Switch(config)# hostname luojun-sw1
luojun-sw1(config)# show running-config #查看交换机的配置
version 12.1
no service pad
service timestamps debug uptime
service timestamps log uptime
no service password-encryption
!
hostname luojun-sw1
7）配置enable明文口令
luojun-sw1(config)#enable password jluocc
luojun-sw1(config)#exit
luojun-sw1#show running-config
......
enable password jluocc
.....
luojun-sw1# exit ##检验enable口令的作用
Press RETURN to get started.
luojun-sw1>enable
Password: jluocc
luojun-sw1#
8）保存交换机的配置
luojun-sw1# copy running-config startup-config
或
luojun-sw1# write
Building configuration...
[OK]
9）恢复设备出厂默认值
luojun-sw1# erase startup-config
luojun-sw1#reload
3.3.4广播域
广播域指接收同样广播消息的节点的集合，如：在该集合中的任何一个节点传输一个广播帧，则所有其他能收到这个帧的节点都被认为是该广播帧的一部分，交换机的所有接口默认属于同一个广播域。
3.4VLAN
3.4.1什么是VLAN
Virtual LAN（虚拟局域网）是物理设备上连接的不受物理位置限制的用户的一个逻辑组。
作用：
– 广播控制
– 增加安全性
– 提高带宽利用
– 降低延迟
3.4.2VLAN配置
配置步骤：
– 创建VLAN
– 将接口加入到相应的VLAN中
– 验证
1）在全局配置模式下创建VLAN
Switch(config)#vlan vlan-id
Switch(config)#no vlan vlan-id ##删除已创建的VLAN
2）将接口加入VLAN
Switch(config)# interface f0/1
Switch(config-if)# switchport access vlan vlan-id
Switch(config-if)# no switchport access vlan vlan-id
也可以同时将多个接口添加到某个VLAN中：
Switch(config)# interface range f0/1 – 10 接着讲多个接口加入到vlan中，即switchport access vlan vlan-id
3）验证VLAN的配置
Switch# show vlan brief
3.5TRUNK
TRUNK即给vlan打标识，交换机给每个去往其他交换机的数据帧打上VLAN标识。
3.5.1VLAN标识的种类
以太网上实现中继可用两种封装类型
– ISL（Cisco私有协议）
– IEEE 802.1Q
1）IEEE802.1Q帧格式
2）ISL帧格式
3.5.2ISL帧格式
1）相同点
– 都是显式标记，即帧被显式标记了VLAN的信息
2）不同点
– IEEE 802.1Q是公有的标记方式，ISL是Cisco私有的
– ISL采用外部标记的方法，802.1Q采用内部标记的方法
– ISL标记的长度为30字节，802.1Q标记的长度为4字节
3.5.3Trunk配置
1）配置接口为Trunk模式
Switch(config)# interface interface-id
Switch(config-if)#switchport mode ?
access Set trunking mode to ACCESS unconditionally
dynamic Set trunking mode to dynamically negotiate
access or trunk mode
trunk Set trunking mode to TRUNK unconditionally
Switch(config-if)#switchport mode trunk
2）恢复接口默认模式
Switch(config)# interface interface-id
Switch(config-if)#switchport mode dynamic auto
或
Switch(config-if)#no switchport mode trunk
3）查看接口模式
格式：Switch#show interface interface-id switchport
Switch#show interface f0/1 switchport
Name: Fa0/1
Switchport: Enabled
Administrative Mode: dynamic auto
Operational Mode: static access
Administrative Trunking Encapsulation: dot1q
Operational Trunking Encapsulation: native
Negotiation of Trunking: On
Access Mode VLAN: 1 (default)
3.6以太通道
3.6.1以太通道概述
以太通道也称为以太接口捆绑、接口聚集或以太链路聚集。英文名EtherChannel，以太通道为交换机提供了接口捆绑的技术，允许两个交换机之间通过两个或多个接口并行连接，同时传输数据，以提供更高的带宽和可靠性。
作用：
多条线路负载均衡，带宽提高；容错，当一条线路失效时，其他线路通信，不会丢包。
3.6.2以太通道配置指导原则
1）参与捆绑的接口必须属于同一个vlan，如果是在中继模式（trunk）下，要求所有参加捆绑的接口都是在中继模式下。
2）如果接口配置的是中继模式，那么应该在链路的两端将通道中的所有接口配置成中继模式（trunk）。
3.6.3配置以太网通道
1） 配置
Switch(config)# interface range fastEthernet 0/1 – 2
Switch(config-if-range)#channel-group 1 mode on
Creating a port-channel interface Port-channel 1
2）查看
Switch# show etherchannel summary
第四节网络层
第五节传输层
总结
温馨提示：
本次教程仅供参考，若有不足之处望方家指正，谢谢。
结束语：
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