云计算2024/12/09到2024/12/12 笔记——网络

一．网络基础

• 应用层：人机交互----抽象语言-----编码
  
• 体现从：编码------二进制
  
• 介质访问控制层：
  
• 物理层：“算盘”
  
• 网络层:提供大量的互联网协议
  

二．网线（RJ-45双绞线 ）

网线的最长传递距离为100米，凌驾100米后电压不足，电信号不敷，后发明中继器（从物理层面增加电压）。但不能无限毗连网线和中继器，当传输距离过长时会导致波形失帧。

三．人类最早的网络-----对等网

1.网络变大的要求：节点增加

2.拓扑图

• 直线型拓扑：
  

• 环形拓扑：
  

• 树状拓扑：
  

• 波环型/全网装拓扑
  

• 星型拓扑：
  

  3.节点增加的设备：HUB集线器--------互换机 

  4.HUB集线器存在的题目

安全，延时，地址，冲突（要依次解决地址，冲突，安全，延迟题目）

• 物理地址：格式相同  （MAC地址：48位二进制构成  以16进制显示，出厂即烧录，环球唯一）
  
• 冲突：相似电流会相互吸引 碰撞 随后抵消。         
  
•  解决方案： CSMA/CD 载波侦听多路访问/冲突检测机制------列队
  

  5.冲突检测机制分析

• 首先使用监听功能，当发现网络中有消息举行传输时，停止自身的消息发送，举行监听，随时预备进入下一阶段
  
• 当当前消息发送完成后，立刻发送自身消息
  
• 当消息相撞时，会彼此发送一个阈值，由于阈值时随机的，所以一定会有大小之分，当到达阈值时，再次发送自身消息。
  
• 结论：虽然解决了一定的冲突题目，但是大大增加了延时。
  

6.人类对网络变大再一次的提出要求

①无限的传输距离  ②没有冲突   ③形成单播 
 
四.互换机（取代了网桥，由于互换机的端口密度要比网桥的多） 

1.互换机的工作流程

当数据帧进入互换机后，互换机会先检察数据帧中的源MAC地址，之后将该数据帧的进入接口与其源MAC地址映射记录在本地的MAC地址表中，随后检察目的MAC地址，基于本地的MAC地址表举行查询，若存在记录则单播即可。若不存在记录，则举行泛洪。（泛洪：向除了进入接口以外的所有接口举行发送。）
※MAC地址表的老化时间：300s
对等网（要求）-------变大网络（条件）-----无限的传输距离，无冲突，单播（解决题目）-----------网桥被互换机取代（工作在介质访问控制层）-----辨认MAC地址----转发时，存在记录则单播，不存在则泛洪----泛洪区域---泛洪区域越大，则越卡，于是产生了一个结局题目的机器-----路由器------网络层------IP-------IP地址（逻辑地址）
2.路由器的每一个接口都是一个泛洪范围的止境 

3.IPV4地址

32位二进制构成  存在网络位和主机位的区分，网络位用于标定所在范围，主机位用于标定该节点在该范围内的编号。选用点分十进制显示，为了方便人的区分，所以接纳8位一分的方式。
二进制            十进制

00000000            0

00000001            1

00000010            2

00000011            3

00000100            4

00000001            1

00000010            2

00000100            4

00001000            8

00010000            16

00100000            32

01000000            64

10000000            128

    例  192.168.1.1   

          11000000.10101000.00000001.00000001 
5.子网掩码特性

由32位二进制构成  由一连的1和一连的0构成，一连的1对应网络位  一连的0 对应主机位
255.255.255.240 
11111111.11111111.11111111.11110000
192.168.1.1   255.255.255.0
11000000.10101000.00000001.00000001
11111111.11111111.11111111.00000000
192.168.2.1   255.255.255.0  
11000000.10101000.00000010.00000001
11111111.11111111.11111111.00000000
192.168.1.1   255.255.0.0
192.168.2.1   255.255.0.0  

6.ARP协议

地址分析协议  通过一种地址找到另一种地址的协议
ARP先通过广播行为发送哀求包，所有收到哀求包的设备均将数据包中的源IP和源MAC记录在本地的ARP缓存表中，随后检察目的地址，若不是本身则丢弃，如果本身，则回复一个源IP源MAC为本身的ARP回复包。  在之后的传输过程中，将优先检察本地的ARP缓存表，若有记录则直接调用记录，若没有则举行ARP缓存。
※ARP缓存表老化时间：180s
7.免费ARP/无故ARP

用于自检  发现环境中是否存在于本身地址冲突的人
8.路由器（IP地址）

想要举行通讯就需要知道MAC地址，在已知IP地址的情况下，就会使用ARP协议去获取MAC地址。
ARP协议---广播-----广播域   
广播域 = 泛洪区域   （广播行为：在一个泛洪区域内，强迫互换机将一个数据举行泛洪）
五.IPV4详解

1.存在ABCDE五类：

ABC为单播地址，D类为组播地址，E类为保留地址

• ABC单播地址----既可以作为源IP使用  也可以作为目的IP使用，每一个单播地址都代表着网络中的一个唯一节点，只有单播地址可以作为源IP使用。
  
• D类地址-----只能当做目的地址使用
  
• E类地址----保留地址 
  

2.基于IP地址的第一组8位举行分类：

A类地址：1-126  默认前8位为网络位
B类地址：128-191  默认前16位为网络位
C类地址：192-223  默认前24位为网络位
D类地址：224-239  不分网络位和主机位
E类地址：240-255  


3.特殊地址：

①127  环回地址   127.0.0.1-----127.255.255.255 用于排错的进程分析 
②255.255.255.255   受限广播地址
③主机位全0    192.168.1.0/24   不是单播地址  代表着一个网段    192.168.1.0/24网段   
④主机位全1   192.168.1.255/24 不是单播地址  直接广播地址 
⑤0.0.0.0--------即代表没有地址，也代表所有地址
⑥169.254.0.0/16  本地链路地址，主动私有地址
4.VLSM------可边宗子网掩码----------子网划分（借位）

一个网段的主机数范围：从 主机位全0 到 主机位全1
例
192.168.1.0/24    划分为2个子网
11000000.10101000.00000001.00000000
11111111.11111111.11111111.00000000  
11000000.10101000.00000001.00000000    192.168.1.0/25
11111111.11111111.11111111.10000000      128个
11000000.10101000.00000001.11111111   192.168.1.128/25
11111111.11111111.11111111.10000000      128个 
192.168.1.0/24   划分为4个子网 且 写出可用主机范围
11000000.10101000.00000001.00000000  192.168.1.0/26
11111111.11111111.11111111.11000000
192.168.1.0/26---------192.168.1.63/26     62
11000000.10101000.00000001.01000000  192.168.1.64/26
11111111.11111111.11111111.11000000
192.168.1.64/26--------192.168.1.127/26    62
11000000.10101000.00000001.10000000  192.168.1.128/26
11111111.11111111.11111111.11000000     62
192.168.1.128/26-------192.168.1.191/26
11000000.10101000.00000001.11000000  192.168.1.192/26
11111111.11111111.11111111.11000000    62
192.168.1.192/26------192.168.1.255/26
172.16.0.0/15  划分为4个子网 且 写出可用主机范围 
172.00010000.00000000.00000000
255.11111111.10000000.00000000
172.16.0.1/17--------172.16.127.254
172.00010000.10000000.00000000
255.11111111.10000000.00000000
172.16.128.1/17-----------172.16.255.254
172.00010001.00000000.00000000
255.11111111.10000000.00000000
172.17.0.1/17-----------172.17.127.254/17
172.00010001.10000000.00000000
255.11111111.10000000.00000000
172.17.128.1/17------172.17.255.254/17
5.无类域间路由------CIDR    子网汇总  (取相同位 去差别位 )

例
192.168.0.0/24    192.168.00000000.00000000
192.168.1.0/24    192.168.00000001.00000000
192.168.2.0/24    192.168.00000010.00000000
192.168.3.1/24    192.168.00000011.00000000 
           192.168.00000000.00000000
           192.168.0.0/22 

172.16.33.0/24    172.16.00100001.0
172.16.44.0/24    172.16.00101100.0
172.16.55.0/24    172.16.00110111.0
172.16.63.0/24    172.16.00111111.0
172.16.00100000.0   172.16.32.0/19 

六． 路由器是怎样工作的

当数据包来到路由器时，路由器会根据目的IP地址查询本地的路由表，若存在记录则无条件转发，若不存在记录则无条件丢弃。
1.若PC1意图与PC2联系，在已知IP地址的情况下，举行子网掩码的判断，若在同一个广播域，则直接发送ARP哀求获取对端MAC地址，随后单播即可。
2.若PC1意图与PC3联系，在已知IP地址的情况下，举行子网掩码的判断，若不在同一个广播域，则保留源IP目的IP源MAC的情况下，封装目的MAC为本身的网关，发送至路由器处，路由器接收到后，会根据目的IP查询本地的路由表，若存在记录则按照记录无条件转发，由于路由器在网络层工作，所以路由器可以辨认IP地址，在重新转发的过程中，将会更改源MAC地址为转发网段的网关。若不存在，则直接丢弃。 

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