计算机网络技术学习-day1《网络乾坤：从比特洪流到协议星河的奇幻之旅》
目录
一、网络基础概念
1. 网络定义与四要素
2. 网络发展史
3. 网络功能
4. 网络类型
二、网络协议与标准
1. 协议三要素
2. 常见网络协议
3. 重要网络概念
三、网络拓扑结构
1. 星型拓扑
2. 网状拓扑
四、网络模型
1. 分层思想核心
2. OSI七层模型
3. TCP/IP五层模型
五、IP地址与进制转换
1. IP地址基础
2. 进制转换
2.1 数制基本概念
2.2 常见数制
2.3 转换方法
六、数据封装与解封装
1. PDU（协议数据单元）
2. 封装过程
3. 解封装过程
七、网络设备与协议对应
一、网络基础概念
1. 网络定义与四要素
网络概念：两个不在同一地理位置的主机，通过传输介质和通信协议，实现通信和资源共享的系统。
网络四要素：
- 1.
传输介质：同轴线缆、光纤、双绞线、无线电波等
- 2.
通信协议：EIGRP、RIP、OSPF、IS-IS、BGP、TCP/IP等
- 3.
资源：数据、图片、视频、音频等
- 4.
终端设备：手机、笔记本、平板、台式机等
2. 网络发展史
| 阶段 | 时间 | 标志性事件 | 关键技术 |
|---|---|---|---|
| 第一阶段 | 1960s | ARPANET | 分组交换 |
| 第二阶段 | 1970-80s | NSFNet | TCP/IP |
| 第三阶段 | 1990s | 浏览器Mosaic | Web技术 |
3. 网络功能
- •
数据通信
- •
资源共享
- •
增加可靠性
- •
提高系统处理能力
4. 网络类型
| 类型 | 范围 | 特点 | 典型应用 |
|---|---|---|---|
| WAN | 几十到几千千米 | 连接远距离网络 | Internet |
| MAN | 城市范围 | 城域网络 | 城市网络 |
| LAN | 1km左右 | 短距离连接 | 企业网、校园网 |
二、网络协议与标准
1. 协议三要素
- 1.
语法：数据格式、编码方式
- 2.
语义：控制信息含义与响应
- 3.
同步：事件实现顺序
2. 常见网络协议
| 协议 | 端口 | 功能 |
|---|---|---|
| HTTP/HTTPS | 80/443 | 网页传输 |
| FTP | 21 | 文件传输 |
| DNS | 53 | 域名解析 |
| SMTP | 25 | 邮件传输 |
| SSH | 22 | 安全远程登录 |
| DHCP | 67/68 | 动态IP分配 |
3. 重要网络概念
- •
IP地址：网络设备唯一标识（IPv4 32位，IPv6 128位）
- •
MAC地址：物理硬件地址
- •
TCP三次握手/四次挥手：连接建立与终止过程
- •
NAT：网络地址转换技术
- •
VLAN：虚拟局域网技术
三、网络拓扑结构
1. 星型拓扑
优点：
- •
易于实现和扩展
- •
易于故障排查
缺点：
- •
中心节点压力大
- •
中心节点故障导致全网瘫痪
2. 网状拓扑
特点：
- •
每个节点至少连接两个其他节点
- •
可靠性高
- •
组网成本高
四、网络模型
1. 分层思想核心
- •
模块化：划分独立功能模块
- •
抽象性：屏蔽底层实现细节
- •
松耦合：层级间低依赖性
- •
可替换性：灵活替换功能层
2. OSI七层模型
| 层级 | 名称 | 功能 | 数据单元 |
|---|---|---|---|
| 7 | 应用层 | 用户接口 | 数据 |
| 6 | 表示层 | 数据格式转换 | 数据 |
| 5 | 会话层 | 会话管理 | 数据 |
| 4 | 传输层 | 端到端传输 | 段(Segment) |
| 3 | 网络层 | 路由选择 | 包(Packet) |
| 2 | 数据链路层 | 帧传输 | 帧(Frame) |
| 1 | 物理层 | 比特传输 | 比特(Bit) |
3. TCP/IP五层模型
| 层级 | 协议示例 | 设备示例 |
|---|---|---|
| 应用层 | HTTP/FTP/SMTP | 终端设备 |
| 传输层 | TCP/UDP | 防火墙 |
| 网络层 | IP/ICMP | 路由器 |
| 数据链路层 | Ethernet/Wi-Fi | 交换机 |
| 物理层 | Ethernet/Wi-Fi | 网卡 |
五、IP地址与进制转换
1. IP地址基础
- •
IPv4：32位地址，点分十进制表示（如192.168.1.1）
- •
IPv6：128位地址，冒号分隔十六进制表示
2. 进制转换
2.1 数制基本概念
- •
基数：数制使用的数字符号数量
- •
位权：数位代表的数值大小
2.2 常见数制
| 数制 | 基数 | 数字符号 | 示例 |
|---|---|---|---|
| 十进制 | 10 | 0-9 | (1010)₁₀ |
| 二进制 | 2 | 0-1 | (1010)₂ |
| 八进制 | 8 | 0-7 | (1010)₈ |
| 十六进制 | 16 | 0-9,A-F | (1010)₁₆ |
2.3 转换方法
二进制转十进制：
(10001011)₂ = 1×2⁷ + 0×2⁶ + 0×2⁵ + 0×2⁴ + 1×2³ + 0×2² + 1×2¹ + 1×2⁰= 128 + 0 + 0 + 0 + 8 + 0 + 2 + 1= 139十六进制转十进制：
(1B2)₁₆ = 1×16² + 11×16¹ + 2×16⁰= 256 + 176 + 2= 434六、数据封装与解封装
1. PDU（协议数据单元）
| 层级 | PDU名称 |
|---|---|
| 传输层 | 段(Segment) |
| 网络层 | 包(Packet) |
| 数据链路层 | 帧(Frame) |
| 物理层 | 比特(Bit) |
2. 封装过程
应用数据 → 添加应用层头 → 添加传输层头 → 添加网络层头 → 添加数据链路层头尾 → 转换为比特流3. 解封装过程
比特流 → 去除物理层信息 → 去除数据链路层头尾 → 去除网络层头 → 去除传输层头 → 获取应用数据七、网络设备与协议对应
| 网络层级 | 典型设备 | 主要协议 |
|---|---|---|
| 应用层 | 终端设备 | HTTP/FTP/SMTP |
| 传输层 | 防火墙 | TCP/UDP |
| 网络层 | 路由器 | IP/ICMP |
| 数据链路层 | 交换机 | Ethernet/Wi-Fi |
| 物理层 | 网卡/网线 | Ethernet/Wi-Fi |