Datacome基础笔记（HCIA）<01>[理论部分]

通信与网络基础（00）

设备图标简介

常见术语

术语	说明
数据载荷	最终想要传递的信息
报文	网络中交换与传输的数据单元
头部	在数据载荷的前面添加的信息段
尾部	在数据载荷的后面添加的信息段
封装	对数据载荷添加头部和尾部，形成新的报文的过程
解封装	去掉报文的头部和尾部，获取数据载荷的过程
网关	提供协议转换、路由选择、数据交换等功能的网络设备
路由器	为报文选择传递路径的网络设备
终端设备	数据通信系统的端设备，作为数据的发送者或接收者

网络设备

交换机

术语：交换机
定义：距离终端用户最近的设备，用于终端用户接入网络、对数据帧进行交换等。
功能：
- 终端设备（PC、服务器等）的网络接入
- 二层交换（Layer 2 Switching）
基于MAC地址进行通信

路由器

术语：路由器
定义：网络层设备，可以在因特网中进行数据报文转发。路由器根据所收到的报文的目的地址选择一条合适的路径，将报文传送到下一个路由器或目的地，路径中最后的路由器负责将报文送交目的主机。
功能：
- 实现同类型网络或异种网络之间的通信
- 隔离广播域
- 维护路由表（Routing Table）、运行路由协议
- 路径（路由信息）选择、IP报文转发
- 广域网接入、网络地址转换(NAT)
- 连接通过交换机组建的二层网络
基于IP地址进行通信

防火墙

术语：防火墙
定义：网络安全设备，用于控制两个网络之间的安全通信。通过监测、限制、更改跨越防火墙的数据流，对外部屏蔽网络内部信息、结构和运行状况，实现网络安全保护。
功能：
- 隔离不同安全级别的网络
- 实现不同安全级别的网络之间的访问控制（安全策略）
- 用户身份认证
- 实现远程接入功能
- 实现数据加密及虚拟专用网业务(VPN)
- 执行网络地址转换
- 其他安全功能

无线设备(AP AC)

对比项目	胖AP	瘦AP
功能	集成多种	对比项目
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局域网、城域网、广域网

网络类型与网络拓扑（01）

局域网、城域网、广域网

按照地理覆盖范围来划分，网络可以分为局域网（Local Area Network）、城域网（Metropolitan Area Network）和广域网（Wide Area Network）。

局域网（LAN）：
- 在某一地理区域内由计算机、服务器以及各种网络设备组成的网络。局域网的覆盖范围一般是方圆几千米以内。
- 典型的局域网有：一家公司的办公网络，一个网吧的网络，一个家庭网络等。
城域网（MAN）：
- 在一个城市范围内所建立的计算机通信网络。
- 典型的城域网有：宽带城域网、教育城域网、市级或省级电子政务专网等。
广域网（WAN）：
- 通常覆盖很大的地理范围，从几十公里到几千公里。它能连接多个城市甚至国家，并能提供远距离通信，形成国际性的大型网络。
- 典型的广域网有：Internet（因特网）。

网络拓扑

网络拓扑（Network Topology）是指用传输介质（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。
推荐使用VISIO进行网络拓扑图的绘制

网络拓扑形态

按照网络的拓扑形态来划分，网络可分为星型网络、总线型网络、环形网络、树形网络、全网状网络和部分网状网络。

网络工程和网络工程师区别（02）

网络工程


- 在信息系统工程方法和完善的组织机构指导下，根据网络应用的需求，按照计算机网络系统的标准、规范和技术，规划设计可行性方案，将计算机网络硬件设备、软件和技术系统地集成在一起，以成为满足用户需求、高性价比的网络系统的组建工作。

网络工程所涵盖的技术模块：

网络工程师：

在网络工程领域，掌握专业网络技术，具备职业技能与素养，有项目实施经验，能在项目现场与客户等充分沟通，依据需求和环境制定并获认可实施方案与计划，调动资源保障项目按时保质完成，项目后对相关人员培训并交付工程文档的职业。
网络工程师综合能力模型：

分类	具体能力
专业知识	流程规范、行业知识、工程知识、产品知识、技术知识
基本素质	商务礼仪、价值观、服务意识、信息搜集、学习能力
职业技能	团队协作、业务管理、呈现能力、问题解决、沟通能力

网络工程师成长

应用和数据（03）

应用

应用的作用是满足人们多样需求，如访问网页、在线游戏、在线视频等。
应用会催生信息，信息呈现形式丰富，包括文本、图片、视频等。

数据

数据产生：在计算机领域，数据充当各种信息的载体。
数据传输：多数应用程序产生的数据需在不同设备间传递。

网络参考模型与标准协议（04）

OSI参考模型

层次	功能
1. 物理层	在媒介上传输比特流；提供机械的和电气的规约
2. 数据链路层	将分组数据封装成帧；在数据链路上实现数据的点到点、或点到多点方式的直接通信；差错检测
3. 网络层	定义逻辑地址；实现数据从源到目的地的转发
4. 传输层	建立、维护和取消一次端到端的数据传输过程。控制传输节奏的快慢，调整数据的排序等
5. 会话层	在通信双方之间建立、管理和终止会话
6. 表示层	进行数据格式的转换，以确保一个系统生成的应用层数据能够被另外一个系统的应用层所识别和理解
7. 应用层	对应用程序提供接口

TCP/IP参考模型

因为 OSI 协议栈比较复杂，且 TCP 和 IP 两大协议在业界被广泛使用，所以 TCP/IP 参考模型成为了互联网的主流参考模型。

TCP/IP常见协议

应用层

应用层为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务。应用层协议会指定使用相应的传输层协议，以及传输层所使用的端口等。
应用层的PDU被称为Data（数据）。

常见应用层协议 - FTP

FTP（File Transfer Protocol）是一个用于从一台主机传送文件到另一台主机的协议，用于文件的“下载”和“上传”，它采用C/S（Client/Server）结构。

常见应用层协议 - 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。

常见应用层协议 - HTTP

HTTP（HyperText Transfer Protocol）是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。设计HTTP最初的目的是为了提供一种发布和接收HTML页面的方法。

传输层

传输层协议接收来自应用层协议的数据，封装上相应的传输层头部，帮助其建立“端到端”（Port to Port）的连接。
传输层的PDU被称为Segment（段）。

TCP和UDP - 报文格式

TCP和UDP - 端口号

客户端使用的源端口一般随机分配，目标端口则由服务器的应用指定；
源端口号一般为系统中未使用的，且大于1023
目的端口号为服务端开启的应用（服务）所侦听的端口，如HTTP缺省使用80。

TCP的建立 - 三次握手

任何基于TCP的应用，在发送数据之前，都需要由TCP进行“三次握手”建立连接。

TCP的序列号与确认序列号

TCP使用序列号和确认序列号字段实现数据的可靠和有序传输。

解析在TCP协议中，Ack（确认号）字段增长是基于接收到按序的字节流。Ack字段表示期望接收的下一个字节的序号。PC1所发报文的Ack字段没有增长，可能原因如下：

未收到新数据：如果PC1没有接收到对端发送的新数据，或者接收到的数据是重复的（比如对端重传了之前已确认的数据），那么它的Ack字段不会增长。因为它没有新的字节流需要确认，仍在等待对端发送按序的、未被确认过的新数据。

乱序数据：若对端发送的数据出现乱序，PC1在接收到乱序数据时，由于TCP是按序接收和确认数据的，在没有收到之前序号的数据补齐顺序前，不会更新Ack字段。例如，对端先发送了序号为1 - 100的字节流，PC1正常确认并等待接收101开始的字节流，但若对端接下来发送了序号为201 - 300的字节流，PC1在未收到101 - 200字节流前，Ack字段不会增长。

网络问题：网络中存在丢包情况，对端发送的数据在传输过程中丢失，PC1一直没有收到应确认的新数据，导致Ack字段无法更新。

TCP的窗口滑动机制

TCP通过滑动窗口机制来控制数据的传输速率。

未收到新数据时确认号不增长原因在TCP窗口滑动机制里，确认号（Ack ）代表接收方期望接收的下一个字节序号。若未收到新数据，意味着接收方没有新的字节流需要确认，其确认号自然不会增长。比如发送方发送数据后，网络中出现短暂延迟，接收方尚未接收到新数据，此时它仍在等待之前已确认数据之后的字节流，所以发送的确认报文里确认号保持不变。

遇到乱序数据时确认号不增长原因 TCP是按序接收和确认数据的协议。当接收方收到乱序数据时，由于它需要按顺序将数据交付给上层应用，在缺少之前序号数据的情况下，即便收到后续序号数据，也无法确认。例如发送方依次发送序号为1 - 100、201 - 300的数据，接收方先收到201 - 300 ，但因未收到101 - 200 ，它不会更新确认号，仍会不断发送确认号为101的报文，告知发送方期望接收101开始的数据。

网络问题导致确认号不增长原因

丢包：发送方发出的数据在网络传输中丢失，接收方始终未收到应确认的新数据，就不会更新确认号。比如发送方发送的数据包经过网络节点时，因链路故障、设备拥塞等原因被丢弃，接收方收不到，只能持续发送之前的确认号。

确认应答丢失：接收方发出的确认应答报文在返回发送方途中丢失，发送方未收到确认，可能会重传数据。而接收方没收到新的待确认数据，确认号也就不会增长。比如在网络拥塞时，确认应答报文被丢弃，发送方超时重传，接收方再次收到相同数据，确认号依旧保持原样。