快速理解抽象的网络基本概念

快速理解抽象的网络基本概念作者：郭家骥需要了解的网络基础知识01局域网的一般部署02网络日常维护概要03主要内容需要了解的网络基础知识01网络知识的介绍，先从一个网购故事开始。。。住在合肥老王从淘宝同一家店铺采购了1部手机和1台电脑，位于上海卖家，发货时打算将2样物品一起通过顺丰快递发出。但是此时恰逢“双11”，顺丰快递说公司已经爆仓，目前只能发运体积较小的手机，电脑运不出去了。无奈之下，卖家又选择了另一家邮递压力略小的申通快递，将2件物品分别打包发运。快递开始运输。。。上海顺丰快递南京合肥上海申通快递杭州合肥两家快递公司走了不同的路径，将手机和电脑送到目的地---位于合肥市濉溪路柏景湾小区16楼三单元301的老王家网购结束，我们仍将围绕这个故事展开今天的正题。。对于网络世界而言每天都是“双11”！单击添加1.1ip地址IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址。Ip地址是逻辑地址，也就是逻辑层面的，可以修改变化，如老王家的地址：合肥市濉溪路柏景湾小区16楼三单元301濉溪路10年前叫黄山路，无论路名改成啥，老王家还住在那里，我们可以通过新的路名找到他家。Ip地址示例：172.11.32.1子网掩码子网掩码区分ip地址中网络号和主机号的编码，注意“掩”字，意思将网络号掩盖。192.168.1.3255.255.255.0172.11.1.3255.255.0.0第二行为子网掩码，255的二进制为8个1，3个255的意思是对应的前3组ip地址为网络地址，0对应的ip为主机地址，可分配192.168.1.1—192.168.1.254这254个主机地址。2个255对应的前2组ip地址为网络地址，2个0对应的ip为主机地址，这样的主机数就会达到6万多，需要划分子网，比如中储粮内网专线就是这种网络。子网划分本次不做介绍。单击添加1.2MAC地址网络设备的物理地址，一般不可更改，MAC地址就如同我们身份证上的身份证号码，具有全球唯一性。简单理解：我们可以更换一台电脑主机的ip地址，但是该主机的MAC地址不变。如果老王家的门牌号码改变了，但他家的物理地址没有变，快递只要去一次，就知道了新的门牌号码，下次就会记住住址名称与物理位置（ip与MAC）新的对应关系。网络传输就是通过ip和MAC地址的配合实现的，具体情况下面介绍。单击添加1.3Tcp协议TCP（传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。TCP把数据分成适当长度的报文段。理解：tcp协议负责把需要传输的数据分解成一定长度的“片段”。老王的快递被分成2个部分。思考：这些片段最后怎么能够重新汇聚，到达目的地？老王的2个包裹，为何不会跑丢？单击添加1.4Ip协议/数据包IP协议是用于将多个包交换网络连接起来的，它在源地址和目的地址之间传送一种称之为数据包的东西。Ip协议负责选择传送的道路，这种选择道路称为路由功能。理解：Ip协议负责把数据“片段”贴上标签，成为了数据包，标签包括：源ip地址和目标ip地址等等，这些标签将决定数据传输的路径。老王的快递被分成2个包裹以后，分别贴上两家快递公司的标签，标签内容包含：发件地址、收件地址。然后，包裹按照科学、快捷的原则，选择当前最佳道路进行运输。Ip协议将数据段贴上标签后，实现两个不同网络间的数据传递。老王的手机包裹贴上标签后，从上海顺丰公司传递到合肥顺丰公司。深入理解问题：这些数据包到达目的网络后，如何到达共同的目的主机？老王的2个包裹到达合肥的2个快递公司后，下一步怎么办？单击添加1.5数据帧数据帧在数据包的基础上，又增加了源MAC地址和目标MAC地址，另外还有一些同步信息和校验信息等。理解：数据帧包含了源主机MAC地址和目标主机MAC地址。数据被分成无数的数据包后，这些数据包都含有相同的ip信息和MAC信息，到达目的地后可根据这些信息将杂乱数据包重新归类、组合、还原。老王的包裹终于到家！●ip地址---老王的地址:合肥市濉溪路柏景湾小区16楼三单元301室。●MAC地址—老王家的物理位置。●2个包裹到达合肥顺丰和合肥申通公司后，因为含有相同的“ip地址”和“MAC”地址，因而被归为“同一数据”，一起送到“目的主机”---老王家。数据传输完毕，老王也收到了焦急期盼的包裹。这一切，又是如何发生的？单击添加1.6路由器（数据包）路由器（Router），是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。路由器是互联网络的枢纽。路由器又称网关设备，用于连接多个逻辑上分开的网络，因此处于网络的节点位置。路由器路由器路由器源网络目标网络N个路由器每个节点上的路由器里都记录着与自己相邻的路由器地址，并形成一个表格，这就是路由表。路由表是一个动态的数据库，在网络活动中会不断地吐故纳新。数据包到达一个路由器后，该路由器会根据数据包中的地址信息，查询路由表，然后在相邻的路由器中选择一个最佳的，并将数据转发给他，然后继续这样转发至目标网络。老王的快递查询记录中，可以看到包裹从发件地朝着收货地一站一站地中转。每一站就是一个节点，快件到达一个节点后，该节点会根据收件地址选择最佳方向的下一节点，等同于路由器的作用。包裹终于送到了离老王家最近的那个营业点，包裹最终是如何送到老王的家里的？数据转发到了离目标主机最近的路由器，最终如何到达？单击添加1.7交换机（数据帧）交换机（switch）是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。交换机有多个端口，每个端口都具有桥接功能，可以连接一个局域网或一台高性能服务器或工作站。实际上，交换机有时被称为多端口网桥。基本工作原理：●交换机处理的是数据帧，在数据包基础上多了MAC地址标签。●交换机有多个端口，每个端口连接具有固定MAC地址的主机。●交换机根据数据帧中的MAC地址查询自己储存的MAC地址表，找到后转发到对应的端口，也就等于发送到了目标主机上。●主机需通过连接交换机，才能接入网络。快递员（交换机）是与客户（主机）直接联系的。每个快递员负责一个区域的收发件任务（这个区域相当于一个局域网段）。快递员能够记住辖区客户的地址档案（MAC地址表），在拿到邮包（数据帧）后，直接转发给对应的客户（主机）。快递员营业点单击添加1.8基本的网络划分局域网：局域网的作用范围是几百到几千米，通常用于组建企业网和校园网。如：直属库网络。广域网：又称远程网，是指在一个很大地理范围（从数百公里到数千公里，甚至上万公里）由许多局域网组成的网络。如：中储粮全国内部专线网络，由直属库局域网、分公司局域网等组成。网段：指一个计算机网络中使用同一物理层设备（交换机、集线器等）能够直接通讯的那一部分。例如，从192.168.1.1到192.168.1.254，子网掩码255.255.255.0，前3个255标志着ip地址的网段名是192.168.1，只要是网段名相同的ip地址主机都在一个网段内。下列在相同网段的ip地址是？（假设子网掩码均为255.255.255.0）A：192.168.3.88与192.168.88.3B：172.16.32.1与172.32.16.2C：10.32.10.10与10.32.10.253D:192.168.5.55与191.168.5.56局域网的一般部署02单击添加2.1网络设备的简单选择单根网线交换机路由器+交换机2台pc主机组成简单的局域网，实现相互通信。2台以上pc主机组成局域网，仅要求局域网内pc主机相互通信。.●一个网段内pc主机需要访问另一个网段主机时。●接入的网络ip地址数量小于需接入的主机数时。网络设备使用需求单击添加2.2组网案例192.168.1.2192.168.1.3单根网线网线的线序●网线两端线序一致,叫直连线,是最常用的一种形式。●网线两端线序一个为568A，一个为568B叫交叉线。老设备中，相同设备之间需要用交叉线。目前新设备接口都有自动翻转功能，直连线也可使用。1单根网线组网22台以上主机组网192.168.1.2192.168.1.3192.168.1.4192.168.1.5交换机快递员局域网内主机可以相互通信同一快递负责区域的客户之间，可以通过该快递员直接发运物品。32个网段互访交换机交换机路由器路由器网内主机网内主机网关192.168.1.1网关192.168.2.1192.168.2.x192.168.1.x192.168.1网段192.168.2网段●红色的ip地址为该网段的网关地址，即：离开该网段的出口地址。●现实应用中，方框内的路由器和交换机通常已整合在一台设备中。工作中常用的路由器中的LAN口，就是局域网交换口，但数量不多，需要时可外接交换机扩充端口。●实际使用中还需对设备进行详细配置，这里不做描述，仅作为熟悉网络拓扑和网关的概念大致了解一下。4接入网络共享普通路由器的接口WAN口：广域网口，连接接入的网络，如互联网、中储粮内网。LAN口：局域网口，连接电脑或交换机。LAN口连接交换机是为了扩充端口数。普通交换机的接口LAN口案例：仓储管理科有20台电脑需要接入内网。之前，网络中心向仓储管理科布设了一条网线，分配的ip地址为10.32.10.19。现有4口（LAN口）路由器一台、24口交换机一台分析：路由器有4个LAN口，需要接入20台电脑，显然不够。解决：接入一台24口交换机，扩充端口数量。X24……WAN:10.32.10.19LAN:192.168.1.1接入网●配置路由器，在WAN口设置栏填写接入的ip地址：10.32.10.19。在LAN口设置栏（或网关栏）填写192.168.1.1。这个地址就是仓储管理科所有电脑访问内网的网关地址；打开路由器的DHCP服务（ip地址自动获取服务）。●用网线将路由器LAN口任意口与交换机任意口连接，实现交换口的级联。●将所有电脑接入交换机端口。●将所有电脑接入交换机端口。Ip地址选择自动获取。也可关闭路由器DHCP服务，设置静态ip。电脑的ip地址为：192.168.1.（2--254），网关192.168.1.1，掩码255.255.255.0单击添加2.3DNS作为域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使用户更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP地址。主机消息百度网站服务器Internet路由器查询响应115.239.211.112访问网站：协议集中的一个子协议,用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用Ping命令作为网络管理员，ping命令是第一个必须掌握的DOS命令，它的原理是这样的：利用网络上机器IP地址的唯一性，给目标IP地址发送一个数据包，再要求对方返回一个同样大小的数据包来确定两台网络机器是否连接相通，时延是多少。。基本格式：pingip地址或网址比如，ping可根据目标主机返回的信息，判断网络连接是否正常。Tracert命令路由跟踪实用程序，用于确定IP数据包访问目标所采取的路径。基本应用：当我们在访问一台目标主机时，发现无法连接。因为本地和目标主机之间连接着很多路由器等网络设备，为了弄清问题出在哪个节点，需要用tracert命令，确定数据包在网络上停止的位置。基本命令格式：tracertip地址或网址例如，在家里的电脑上执行tracert百度网站的命令。右图可见，家里电脑和百度网站服务器之间最多测试30个路由。第一个地址为192开头的ip地址是家里宽带路由器的网关，后面的地址就是外面网络的路由设备网关地址了。返回的信息停在哪里，说明哪里可能有问题。案例：网管小王组建了一个共享上网局域网：从机房接入