网络协议 Day02 集线器 网桥 交换机

一、理论基础

1. 因特网上，任意两台计算机之间的通信的必备条件是什么？

• 需要得知对方的 IP 地址

2. 获得 IP 地址，最终需要找到目标计算机的什么信息才能通信？

• 最终是根据 MAC 地址（网卡地址），输送数据到网卡，被网卡接受
• 如果网卡发现数据的目标 MAC 地址是自己，就会将数据传递给上一层进行处理
• 如果网卡发现数据的目标 MAC 地址不是自己，就会将数据丢弃，不会传递给上一层进行处理

3. 半双工和全双工的区别？

• 半双工（Half Duplex）：是指同一个时间段内只有一方能发送(或接收)数据（类似过独木桥）
• 全双工（Full Duplex）：是指在发送数据的同时也能够接收数据（类似打电话）
• //todo： 其中的具体原理还不太清楚

4. ARP 是什么？

• ARP 的全称是 地址解析协议（Address Resolution Protocol ）
• 是 IPv4 中的一个通过解析网络地址来寻找数据链路层地址的网络传输协议
• 在 IPv6 中 邻居发现协议（NDP）用于代替地址解析协议（ARP）

5. ICMP 是什么？ping 是什么？

• ICMP 的全称是 互联网控制报文协议（ Internet Control Message Protocol），它用于网际协议(IP)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。
• 最经典的用法就是 ping 指令，用于测试两个 IP地址 之间是否能进行通信。

6. Cisco Packet Tracer 是什么？

• 是著名公司 思科 旗下的一款模拟网络包跟踪的软件，对于我们学习网络非常有帮助
• 下载，注册，即可使用

二、计算机之间的连接方式 - 网线直连

1. 如果两台电脑要进行通信，最简单的方式是什么？

• 网线直连
• 需要用交叉线（不是直通线）
• 不能解决的是：比较适合两台电脑之间通信，多台电脑无法使用此方式

2. 什么是直通线？

• 同一根网线的两端使用同样的线序
• 一般用于连接不相同的设备（比如：连接电脑和交换机、连接路由器和交换机）

3. 什么是交叉线？

• 同一根网线的两端使用不同的线序
• 一般用于连接相同的设备（比如：连接电脑和电脑、连接路由器和路由器）

4. 使用 Cisco Packet Tracer 模拟网线直连

模拟网线直连

三、计算机之间的连接方式 - 同轴电缆

1. 什么同轴电缆的连接方式？

同轴电缆

2. 同轴电缆解决了什么问题？遗留了什么问题？

• 主要解决问题：多台电脑进行通信的需求
• 主要遗留问题：①一旦中间断了，整个网络就瘫痪了②半双工，易冲突③没有智商，没有学习能力

四、计算机之间的连接方式 - 集线器(Hub)

1. 什么集线器的连接方式？

集线器

2. 集线器解决了什么问题？遗留了什么问题？

• 主要解决问题：其中一台断掉了，完全不影响其他计算机之间的通信
• 主要遗留问题：①半双工，易冲突②没有智商，没有学习能力

3. 使用 Cisco Packet Tracer 模拟集线器

集线器模拟

• 无论 ARP 包还是 ICMP 包都会先传给 集线器Hub，然后由集线器 Hub进行广播
• 因为集线器没有智商，所以无论 ARP 包还是 ICMP 包 的发送包或者回复包，集线器都不会学习，会采取最弱智的广播
• 要在脑海中要能模拟出① ARP 包发送和回复的流程 ② ICMP 包发送和回复的流程

4. 是谁会对 ARP 进行缓存？如何查看？

• 是计算机会对 ARP 进行缓存，因为集线器没有智商
• 可以通过 arp -a 指令进行查看
  查看缓存

五、计算机之间的连接方式 - 网桥(Bridge)

1. 什么是网桥？

网桥

2. 网桥解决了什么问题？

• 能够通过自主学习得知每个接口那侧的 MAC 地址
• 从而起到隔绝冲突域的作用（有点解决冲突的意思了，但是没完全解决）

3. 网桥遗留的问题？

• 还是有可能冲突的
• 只有两个口，扩展起来不容易

4. 要在脑海中要能模拟出① ARP 包发送和回复的流程 ② ICMP 包发送和回复的流程

网桥

六、计算机之间的连接方式 - 交换机(Switch)

1. 什么是交换机？

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• 交换机是搭建局域网的最终方案

2. 为什么说交换机比集线器安全？

• 集线器没有智商，会把数据包也进行广播，容易被抓包工具抓数据
• 交换机只会广播 ARP 包，找到目标MAC 地址后，能精准发送数据包

3. 思考如果全球设备都用交换机连接是什么情况？

• 一台新加入的设备，发送一次数据，会先发一次 ARP 包，那么全球计算机都会收到这个 ARP 包。这样如果许多机器一起发，必定造成网络拥堵
• 换句话说，只要发广播，全球计算机都会收到，也就是会造成广播风暴

4. 我们经常说的猫是什么？

• 猫是调制解调器
• 猫是用来变信号的（光电信号）
• 家用路由器是内置了交换机的路由器