SCSA认证前置课程之网络基础知识

SCSA认证前置课程之网络基础知识-基础篇（一）

1、OSI参考模型

A.通信概述

网络是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的。通信是人与人之间通过某种媒体进行的信息交流与传递。网络通信是通过网络将各个孤立的设备进行连接，通过信息交换实现人与人，人与计算机，计算机与计算机之间的通信。

a.图标约定

b.网络拓扑

B.网络与网络通信

a．  终端用户设备的接入；基本的接入安全功能；广播域的隔离（VLAN）；二层链路的冗余，防环与负载均衡

b．  隔绝广播，实现跨三层的数据互访；路由协议的支持；路径选择和数据转发；广域网接入、地址转换及特定的安全功能

C.OSI参考模型a．OSI的概念

Open SystemInterconnection开放系统互联参考模型，是由国际标准化组织(ISO)定义的，它是个灵活的、稳健的和可互操作的模型，并不是协议，常用来分析和设计网络体系结构。

b．OSI模型的目的

规范不同系统的互联标准，使两个不同的系统能够较容易的通信，而不需要改变底层的硬件或软件的逻辑

c.OSI模型分为七层

OSI模型把网络按照层次分为7层，由上到下分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

d.OSI的优点（不限于）

将网络的通信过程划分为小一些、简单一些的部件，因此有利于各个部分的开发、设计和故障排除；

通过网络组件的标准化，允许多个供应商进行开发；

通过定义在模型的每一层实现什么功能，鼓励产业的标准化；

允许各种类型的网络硬件和软件相互通信；

防止对某一层的改动影响到其它层，有利于开发。

e.七层的特点：

OSI模型每层都有自己的功能集；

层与层之间相互独立有相互依赖；

上层依赖下层，下层为上层提供服务。

f.七层的作用：

1）  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，常见应用层协议：http（80）、ftp（20/21）、smtp（25）、pop3（110）、telnet（23）、dns（53）等

2）  表示层：数据的解码和编码，数据的加密和解密，数据的压缩和解压缩（常见的标准如SCII,JPEG）

3）  会话层：负责建立、管理和终止表示层实体之间的会话连接，在设备或节点之间提供会话控制，在系统之间协调通信过程，并提供3种不同的方式来组织它们之间的通信：单工，半双工，全双工

4）  传输层：负责建立端到端的连接，保证报文在端到端之间的传输，服务点编址、分段与重组、连接控制、流量控制、差错控制

5）  网络层：为网络设备提供逻辑地址（ip），进行路由选择、维护路由表，负责将分组数据从源端传输到目的端

6）  数据链路层：数据链路层包含Mac和LLC子层

介质访问控制（MacAccess Control，Mac）802.3：

定义了数据包怎样在介质上进行传输；物理寻址在此处被定义，逻辑拓扑也在此处被定义；线路控制、出错通知（不纠正）、帧的传递顺序和可选择的流量控制也都在这一子层实现。

逻辑链路控制（LogicalLink Control，LLC）802.2:

负责识别网络层协议，然后对它们进行封装；提供流量控制并控制比特流的排序。

7）  物理层：负责把逐个的比特从一跳（结点）移动到另一跳（结点）；

功能：定义接口和媒体的图例特性（线序、电压、电流）；定义比特的表示、

数据传输速率、信号的传输模式；定义网络物理拓扑（网状、星型、环型、总线型等拓扑）

2、TCP-IP模型

A.应用层

B.传输层a．传输层- TCP/UDP

TCP（传输控制协议）属于面向连接的网络协议；UDP（用户报文协议）属于无连接的网络协议。

   

b．传输层- TCP报文/ UDP报文

   

c．传输层- TCP/ UDP端口号

1）源端口随机分配，目标端口使用知名端口；

2）应用客户端使用的源端口号一般为系统中未使用的且大于1023；

3）目的端口号为服务器端应用服务的进程。如telnet为23。

d．传输层-TCP三次握手

   

e．传输层-序列号及确认号

f．传输层-TCP窗口机制

（窗口大小 决定了在收到确认前可以发送的字节数；确认号是期望接受的下一个TCP segment的序列号）

C.网络层a．网络层-IP报文

b．网络层- ICMP协议的应用

Ping-（ICMP）是个应用程序，目的:测试网络层的连通性（在网络层模拟应用的双向通信）

工作原理：

1）发送ICMP的echo request

2）ICMP被IP封装，中间网络设备看到的是IP包

3）目标主机接收到echo request发送echo reply

D.数据链路层

数据链路层-以太网帧

a． 数据链路层协议有许多种，都会解决三个基本问题：封装成帧，透明传输，差错检测。

b． 数据链路层属于计算机网络的底层,数据链路层使用的信道主要有以下两种类型; 点对点信道,广播信道;

c． 在TCP/IP协议族中，数据链路层主要有三个目的：

1） 为IP模块发送和接收数据

2） 为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答

3） 为RARP模块发送RARP请求和接收RARP应答

d． TCP/IP支持多种不同的链路层协议，这取决于硬件。如：以太网、令牌环网、FDDI（光纤分布式数据接口）及RS232串行线路等。

e． 数据链路层的协议数据单元-帧：将IP层（网络层）的数据报添加首部和尾部封装成帧；最常使用的封装格式是RFC894定义的以太网帧格式；帧格式采用48bit（6 byte）的目的地址和源地址。

3、二层交换基础

A.以太网概述

     

以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。以太网与IEEE802.3系列标准相类似。包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网。它们都符合IEEE802.3。

出口层（OR）：广域网接入 出口策略 带宽控制

核心层（CO）：高速转发 服务器接入 路由选择

汇聚层（GS）：流量汇聚 链路冗余 设备冗余 路由选择

接入层（AS）：用户接入 接入安全 访问控制

MAC地址

B.交换机工作原理a.二层交换机的主要功能

Address learning；Forward/filter decision；Loop avoidance

b.交换机的寻址

1)初始化时MAC地址表是空的

2)站点A发送一个数据帧到站点C；交换机根据数据帧的源地址在接口E0上学习到站点A的MAC地址；这个数据帧(A-C)被泛洪到所有的交换机接口除了E0(未知单播被泛洪)；MAC地址缺省在MAC地址表中保留5分钟；

3)站点D发送一个数据帧到站点C；交换机根据数据帧的源地址在接口E3上学习到站点D的MAC地址；这个数据帧(D-C)被洪放到所有的交换机接口除了E3(未知单播被泛洪)；

4)站点A发送一个数据帧到站点C；目的地址已知存储在MAC地址表中，数据帧不会被泛；重新刷新工作站C的MAC地址超时时间.

C. ARP概述a.ARP实现过程-请求和应答

b.ARP表-ARP高效运行的关键

1)每个主机上都有一个ARP高速缓存，即ARP表

2)ARP表中记录了最近的映射记录

c.ARP表的关键-ARP表的老化机制

1)UNIX实现中完整表项的生存时间为20分钟，不完整表项的生存时间为3分钟。所谓不完整表项就是在以太网上对一个不存在的主机发出ARP请求时，在本地保留的一个只有ip地址没有MAC地址的表项。

2)Windows实现中没有被使用的ARP表项老化时间2分钟，正在使用的ARP表项 老化时间10分钟。在表项正在使用时，超时值就应该启动，但是大多数的从伯克利系统演变而来的系统没有这样做-它们每次都是在访问表项进重设超时值。 　　

3)路由器ARP老化时间可以设置，时间范围一般是1-1440分钟之间，缺省为20分钟

注：没有UNIX中的完整表项和不完整表项的概念，也不存在Windows中区分ARP表项是否被上层协议所正在使用，只是固定一个老化时间，时间到了，表项就老化，正在使用的表项也一样被老化。

d.ARP帧格式

e.ARP捕获实例-请求报文

f.ARP代理

1)如果ARP请求是从一个网络的主机发往另一个网络上的主机时

2)如果ARP请求是从一个网络的主机发往另一个网络上的主机，那么连接这两个网络的路由器就可以回答该请求，这个过程称作委托ARP或ARP代理（ARP Proxy）

g.免费ARP

　　当一个主机和你配置了一样的IP地址时？我改了自己的IP地址，别人怎么知道我改了IP地址？ 一机器进入了我的网络领域或更改自己的IP地址；按规矩，他要向网络中广播一个ARP报文告诉我们这些土著他的新IP地址和MAC地址,我们就对自己ARP表进行更新

D.VLAN概述

学习一下

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感谢楼主图文并茂的分享

楼主分析的很详细，不错的实战经验，小白用户一看就懂，非常好的技术干货帖，顶一个！