计算机网络
计算机网络：实现计算机数据的传输。
数据通过网络转发，由应用程序产生！！！
| 工作组网络 | 电脑直接拿线连接。 |
| 局域网 | 通过集线器和交换机这样的设备串联起来的网络。 |
| 城域网 | 城市网络包括了多个小区，多个园区，组成的网络。 |
| 广域网 | 指一个大的区域或者一个国家或一个运营商。 |
| Internet网 | 全球接入的互联网网络。【中国的移动、联通、电信、广电】 |
一、计算机网络组成部分
网络的组成部分（网络三元素）：终端系统、中间系统、传输介质。
中间系统：路由器、交换机、防火墙、集线器这四部分组成。
传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤（带宽最高，传输距离最远，需要做光电转换。）
| 网 络 设 备 | 集线器 hub | 一层设备（底层设备，带宽只有10兆，看不懂任何地址，只能做数据泛洪，工作在半双工模式） |
| 交换机switch | 二层智能设备，能读懂通信地址——MAC，可以记入MAC地址表，可以独享带宽千兆甚至以上，可以实现一对一单发，五分钟没有传递数据，就会忘记MAC地址表，要重新进行泛红转发，全双工 | |
| 路由器router | 三层智能设备，切割广播域，在局域网内进行分割，可以保证局域网的通信质量，也可以实现其他一些智能功能 | |
| 防火墙firewall | 三成以上的设备，实现数据报文的智能隔离（屏蔽广播报文），VPN或者NAT,和其他访问控制的功能 |
二、数据分装
数据传播模式：数据需要封装才能在网络中进行传播。
数据载荷 | 数据报头（地址信息）
端口是有限的，1-65535（范围）
| 每一层封装都要基于某个协议进行封装 | |
| 以太网2层协议（Ethernet2）——MAC封装 | |
| 三层协议IPV4协议 | |
| 四层协议TCP协议 | |
| 七层协议HTTP协议或其他协议 | |
| FCS真校验序列——检测数据帧，整个数据报头有没有出现故障 |
2.1网络传输模式
支持的网络协议：数据线缆必须要支持网络协议，TCP/IP协议（主流）
线缆在传输过程中，要支持的是以太网，是二层协议，它有一个特定的MAC地址。
MAC地址是48位二进制，一般用在局域网，广域网协议用的不太多了。
三、网络传输介质
| 物理层单一的媒介 | 线缆 |
| 局域网线缆 | LAN线缆 |
| 广域网线缆 | WAN线缆 |
| 网络传输模式 | |
| 单工 | 只能输出或输入（单方向）：村口大喇叭 |
| 半双工 | 能收也能发，但是收的时候不能发、发的时候不能收：对讲机 |
| 全双工 | 既能发也能收，可同时收发数据：电话 |
| 同 轴 电 缆 | 只支持半双工，带宽比较低，最大只支持百兆带宽。电信号。 |
| 距离过远，流量过大，它的传输速率就不是很高。【在铜里面传递电信号会有衰减】 | |
| 粗铜线：10BASE5 500米（最大距离能传到500米）。 | |
| 细铜线：10BASE2 185米（能传到185米）。 | |
| 广域网线缆。WAN线缆/串行线缆。 | |
| 双绞线 | 支持全双工，主流的网络传输介质，一共八根线。电信号。 |
| 传输距离100米。 | |
| 13线 发信号 26线 收信号 | |
| 直线型 ：568线序 交叉线：568B——>568A线序 568B：白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕 568A：白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕 | |
| 【不同类别连接用直通线，同类设备连接用交叉线。】 A类设备：高层网络设备 ：终端设备（pc、server、路由器、防火墙） B类设备：低层网络设备： 低层网络设备（集线器、交换机） | |
| 【STP】屏蔽双绞线（普通屏蔽和内屏蔽）裹了一层类似锡纸的东西。 【UTP】非屏蔽双绞线 | |
| 【1类2类：电话线】 【3类4类：早期的只支持10兆带宽】 【5类：在终端使用，支持百兆以太网，桌面百兆是现在主流的。】 【5E：超5类，6类，支持千兆以太网，6类线头比5类粗的多。】 【7类8类：支持万兆以太网】 | |
| 光纤 | 单工，主干道链路，传播光信号。双向单工。 |
| 光纤内部是玻璃纤维来组成的。 | |
| 【单模光纤】：传递1000KM（2000里）；9us 激光;【海底光缆】。 | |
| 【多模光纤】：传递1000m；62.5us或57.5us LED。 | |
| 光纤传递光信号，几乎不衰减，光纤支持万兆以太网。【万兆、4万兆、10万兆。】 | |
| 【级联网络】：路由器和核心交换机里面会用光纤去连接。 路由器和交换机想要用光纤连接就必须用到光模块（长得很像U盘）。进行传递这个转换信号，将光信号转成电信号，出去将电信号转换成光信号。 【下联网络】：直接连接终端的那些网络，双绞线，也就是网线。 |
字节换算是1024，比特流换算是1000
| 字节的换算表如下： |
| 1B（字节）=8bit（位） |
| 1KB（千字节）=1024B（字节） |
| 1MB（兆字节）=1024KB（千字节） |
| 1GB（吉字节）=1024MB（兆字节） |
| 1TB（太字节）=1024GB（吉字节） |
| 1PB（拍字节）=1024TB（太字节） |
| 1EB（艾字节）=1024PB（拍字节） |
| 1ZB（泽字节）=1024EB（艾字节） |
| 1YB（尧字节）=1024ZB（泽字节） |
| 1BB（千亿亿亿字节）=1024YB（尧字节） |
比特流（Bitstream）是指的是数字信号中，代表信息的二进制比特序列。比特流是音频、视频压缩编码后的产物，即经过压缩编码后得到的数据流。
| 比特流换算表如下：老师说这个是按1000换算？？？ |
| 1bps（位每秒）=1b（比特）/s |
| 1Kbps（千位每秒）=1024bps（位每秒） |
| 1Mbps（兆位每秒）=1024Kbps（千位每秒） |
| 1Gbps（吉位每秒）=1024Mbps（兆位每秒） |
| 1Tbps（太位每秒）=1024Gbps（吉位每秒） |
带宽，bandwith,单位时间通过网络某一结点的数据量的总和，描述网络的速率。
衡量网络质量好坏核心参数，单位时间通过网络某一节点的数据量的总和bit/s而非Byte/s。
bps代表每秒钟通过比特流的数量，而不是每秒钟通过的字节数。
【上行带宽就是上传的速度】
【下行带宽就是下载的速度】
作为家庭带宽来说，下行带宽是远高于上行带宽的。
在企业级服务器领域，上行带宽和下行带宽基本保持同一级别。
带宽传递：模拟信号（一般在主干道线路）、数字信号（可以被网卡识别）
| 【1兆B】=【1024KB】=1024*1024B*8 | |
| 1兆B每秒通过的比特流有多少呢？1024*1024*8（比特流数） | |
| Kbps=1000bps | |
| Mbps=1000Kbps | |
| Gbps=1000Mbps |
四、以太网数据通信的基础知识
| 【总线型网络拓扑】淘汰！！！ |
| 【冲突域】：基于集线器将多个网络设备组在一起的区域。 |
| 以冲突域为主体的网络就叫总线型网络。 |
| 总线型网络的网络设备的核心就是集线器【HUB】。 |
| 集线器所串联的网络叫总线型网络。只支持半双工。 |
| 集线器所串联的这个网络区域叫冲突域。 |
| 冲突域为了解决冲突，它的机制叫CSMA/CD载波侦听多路访问/冲突检测机制（不能完全解决）。 |
| 【带宽比较低，最大共享带宽只有10M】 |
| 【数据泛洪】：每一次数据转发，它都不能精准转发，效率就很低。 |
| 【星型网络拓扑】属于以太网这个范畴的。全双工！！！ |
| 星型网络是基于交换机switch（二层智能设备交换机）为主体的。 |
| 交换机组成的这片网络，这个范围叫做星型网络拓扑。 |
| 星型网络拓扑它延伸的网络区域叫做广播域！ |
| 广播就是基于ARP地址广播协议！！！ |
| 可以识别对方的这个MAC地址，得到对方的MAC地址，要发送广播。可以记录每台机器的MAC地址，到交换机里面去。 |
| 每个接口就是一个独立的冲突域。多个冲突域可以组成一个巨大的广播域。 |
| 在广播域里面不用考虑冲突域，在冲突域里面需要考虑。 |
4.1 以太网帧格式
4.2 以太网数据通信
| 【网络内】：同一个广播域，网络设备为集线器或者交换机，负责数据转发。 |
| 【网络间】：不在同一个广播域，原ip和目的ip不在一个网络号，局限公网地址。 |
| 内网（局域网）和外网（公网）的分界线就是网关。 |
| 网关：一个以太网局域网通往另一个以太网局域网的“关口”。 |
| 【边界设备】：防火墙 、路由器（隔离广播域）。 |
| 【内网】使用私有地址。 |
| 【公网】（园区网络）使用公网地址。 |
| 广播域范围外，也就是跨广播域无法直接通信。 |
| 跨广播域进行通信，基于IP地址（但数最终数据帧的传递需要基于MAC地址）。 |
| 一般网关以IP的第一位和最后一位来指定 xxx.xxx.xxx.1 xxx.xxx.xxx.254。 |
五、课后作业
1：在总线型网络结构中，如何尽量规避数据流量传递之间的冲突（什么机制？）
冲突域为了解决冲突，它的机制叫【CSMA/CD载波侦听多路访问/冲突检测机制】（不能完全解决）。
CSMA/CD机制包括以下几点：
- CS（载波侦听）：在发送数据之前，先监听线路是否空闲，如果空闲则发送，否则等待。
- MA（多址访问）：多个站点可以同时访问网络，增加了网络的灵活性和效率。
- CD（冲突检测）：在发送数据的同时，检测是否发生了冲突。如果发生了冲突，则立即停止发送数据，并等待一段时间后重新尝试发送。
2：在网络设备中，什么设备可以切割广播域？ 【路由器】
3：列举出三大常用的网络传输介质，并写出各个介质属于单工？半双工还是全双工？
【双绞线：全双工】【同轴电缆：半双工】【光纤：单工】
理论支持最高传输距离的是哪种传输介质？【光纤】4：写568A的线序，如果交换机连接路由器，应该使用交叉性还是直通线？
【568A：白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕】
【交换机属于B类设备，路由器属于A类设备，不同设备连接使用直通线。】
5：目前常用的双绞线用的最多的属于屏蔽双绞线还是非屏蔽双绞线，如果需要支持100M或以上的带宽，需要使用几类线？
【用的最多的是非屏蔽双绞线】
【如果需要支持100M或以上的带宽，需要使用五类及以上的双绞线】
6：如果我家用电脑使用下载工具下载速度最多达到40MB/s，那么家用电脑入网带宽至少要达到多少？
【要确定家用电脑入网带宽至少需要多少以满足40MB/s的下载速度，我们需要考虑几个因素。首先，下载速度通常受到多个环节的制约，包括网络提供商的带宽、家庭网络的配置以及下载工具的效率等。
然而，为了简化问题，我们可以假设下载工具的效率接近100%，这意味着网络带宽将是决定下载速度的关键因素。在这种情况下，理想情况下，家用电脑的入网带宽应该至少与期望的下载速度相等，即40MB/s。
然而，值得注意的是，带宽通常以比特（bps）为单位来衡量，而下载速度通常以字节（B/s）为单位来衡量。1字节等于8比特，因此，40MB/s实际上相当于320Mbps的带宽。
综上所述，为了支持最多达到40MB/s的下载速度，家用电脑入网带宽至少要达到320Mbps。这样的带宽通常可以提供相当稳定和快速的下载体验。当然，实际带宽需求还可能受到其他因素的影响，如网络拥堵、服务提供商的限制等。】
7：什么是数据载荷？以太网帧格式中的D.MAC字段和Type字段是什么意思？
1：【数据载荷（Data Payload）】通常指的是在通信或数据传输过程中被传输的实际数据内容。在数据包或帧的上下文中，数据载荷是除了头部和尾部之外的部分，它包含了实际要传输的信息。例如，在一个以太网帧中，数据载荷就是紧跟在以太网头部之后、在帧校验序列（FCS）之前的那部分数据。
2：【以太网帧格式中的D.MAC字段】：在以太网帧格式中，D.MAC字段通常指的是“目的MAC地址”（Destination MAC Address）。这个字段包含了接收该帧的设备的MAC地址。MAC地址是一个硬件地址，用于在局域网中唯一标识一个网络接口控制器（NIC）。当以太网帧在网络中传输时，网络设备会查看帧中的D.MAC字段以确定应该将帧发送到哪个接口。
3：【Type字段】：以太网帧中的Type字段用于指示紧随其后的数据载荷的类型。这个字段通常用于区分上层协议，如IP、ARP等。当Type字段的值为0x0800时，它表示数据载荷是IPv4数据报；当值为0x0806时，表示数据载荷是ARP请求或响应。这个字段的存在允许以太网帧能够携带多种类型的上层协议数据。
以太网帧的基本格式通常包括：
前导码（Preamble）和起始定界符（Start of Frame Delimiter）：用于同步接收设备和指示帧的开始。目的MAC地址（D.MAC）：指示接收帧的设备的MAC地址。源MAC地址（S.MAC）：指示发送帧的设备的MAC地址。类型/长度字段（Type/Length）：如果值为0x0800或更高，则被视为类型字段，指示上层协议；否则，被视为长度字段，指示数据载荷的长度。数据载荷（Data Payload）：实际传输的数据内容。帧校验序列（FCS）：用于验证帧在传输过程中是否发生错误。请注意，具体的以太网帧格式可能会因不同的以太网标准和变体而略有不同。上述描述是基于标准的以太网帧格式。】
8： 如图所示
云形状为WAN，圆形状为路由器，长方体为交换机，立方体为集线器。左上方的路由器连接到了互联网，请问
①：PC1和哪个终端处于同一冲突域？【PC1、PC2、PC3、PC4】②：PC2若要和互联网通信，网关应该指向哪，标记出来。【？？？】
③：PC3若要和PC4通信，网关应该指向哪，标记出来。【？？？】
④：P2和谁处于同一广播域，描述出来。【？？？】
谁能给我讲这个题，我愿意称之为大神！！！【第八题】学完知识点也做不了第八题【哭死】！！！不敢写的样子！！！
