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文章目录
- 网络架构与通信原理
- 一、网络设备厂商与基础概念
- 1.1 主流网络厂商
- 1.2 核心网络概念
- 1.3 数据通信的历史（只记重点）
- 1.4 网络覆盖范围
- 1.5 设备接口特性
- 1.6 其他概念
- 单位换算
- 二、典型网络架构
- 分层设计模型
- 三、终端访问流程解析
- 3.1 PC访问网站全流程
- 3.2 常见故障排查
- 四、OSI与TCP/IP模型对比
- 4.1 模型结构对比
- 4.2 协议号标准
- 4.2 常见协议
- 五、物理层关键技术
- 5.1 传输介质
- 5.2 网线制作标准
- 5.3 光纤技术参数
- 5.4 光猫和光纤收发器的区别
- 5.5 光纤接口类型
- 举例
- 六、数据链路层核心机制
- 6.1 帧结构规范
- 6.2 MAC地址特性
- 七、网络层通信要素
- 7.1 五元组定义
- 八、IP地址分类体系
- 8.1 传统分类方法
- 8.2 IP地址的二进制与十进制转换
网络架构与通信原理
本文重点讲解网络运维的一些基本概念、基本的协议、网络架构与通信原理等，适合网络运维入门学习。
一、网络设备厂商与基础概念
1.1 主流网络厂商
- Cisco/锐捷/神州数码/Aruba
操作系统：IOS | 模拟器推荐：Packet Tracer（PNAT） - 华为/H3C
操作系统：VRP | 模拟器推荐：eNSP
1.2 核心网络概念
| 术语 | 定义 | 扩展说明 |
|---|---|---|
| Datacom | 数据通信过程 | 数据通过网络设备从源端到目的端的传输过程 |
| R&S | 路由交换技术 | 网络设备基础功能架构（Router and Switch） |
| ISP | 互联网服务提供商 | 中国电信、移动、联通等宽带运营商 |
| DC | 数据中心 | 集中式计算与存储资源的核心设施 |
1.3 数据通信的历史（只记重点）
1984年：ISO（International Organization for Standardization，国际标准化组织机构）制定各行各业的标准；
OSI（Open System Interconnection，开放式的系统互联）7层模型；TCP/IP模型。
1.4 网络覆盖范围
- LAN（局域网）：办公室/家庭内部网络
- WAN（广域网）：跨地域网络（如企业专线）
- MAN（城域网）：城市级网络覆盖
1.5 设备接口特性
| 接口类型 | 工作层级 | 协议支持 | MAC特性 |
|---|---|---|---|
| LAN口 | 二层（数据链路层） | Bridge协议 | 无独立MAC地址 |
| WAN口 | 三层（网络层） | Route协议 | 具备独立MAC地址 |
配置差异：二层设备可即插即用，三层设备需配置IP地址
1.6 其他概念
单位换算
8bit（位）=1Byte（字节）
1024Byte=1KB
1024KB=1MB
1024MB=1GB
1024GB=1TB
1024TB=1PB
网络速度=带宽/8
网关：PC的下一跳设备，用于转发不同网段的数据。
子网掩码：用于标识IP地址的网络位主机位。
TTL(Time To Live，生存时间)=255，防环
在项目中，终端上的DNS有时会用网关地址填充，而此时网关设备上理论上不需要配DNS，但通常会配，是为了做NTP时间同步，从而激活License
二、典型网络架构
分层设计模型
接入层（Access Layer）
↓
汇聚层（Aggregation Layer）
↓
核心层（Core Layer）
- 接入层：终端设备接入（PC/AP/IP电话）
- 汇聚层：流量聚合与策略实施
- 核心层：高速数据转发骨干
三、终端访问流程解析
3.1 PC访问网站全流程
-
初始化配置
PC配置IP地址与DNS服务器 -
DNS解析阶段
- 浏览器输入域名触发DNS请求
- DNS服务器返回对应IP地址
-
ARP地址解析
PC通过ARP广播获取网关MAC地址 -
数据封装传输
S.IP: PC_IP
D.IP: Web_Server_IP
S.MAC: PC_MAC
D.MAC: Gateway_MAC
- 逐跳转发机制
每经过一台路由器：- 重写源/目的MAC地址
- 依据路由表选择下一跳
- TTL值递减直至到达目标
3.2 常见故障排查
- 现象：IP/DNS配置正确但无法访问
- 解决方案：重启网卡清除ARP/DNS缓存
四、OSI与TCP/IP模型对比
4.1 模型结构对比
| OSI七层模型 | TCP/IP四层模型 | 核心协议示例 | 数据单位 |
|---|---|---|---|
| 应用层 | 应用层 | HTTP/HTTPS/DNS | |
| 表示层 | SSL/TLS | ||
| 会话层 | RPC/NetBIOS | ||
| 传输层 | 传输层 | TCP/UDP | Segment（段） |
| 网络层 | 网络层 | IP/ICMP | Packet（包） |
| 数据链路层 | 网络接口层 | ARP/PPP | Frame（帧） |
| 物理层 | RS-232/光纤 | Bitsteam（比特流） |
4.2 协议号标准
| 协议名称 | 协议号 | 层级归属 |
|---|---|---|
| ICMP | 1 | 网络层 |
| TCP | 6 | 传输层 |
| UDP | 17 | 传输层 |
注：协议号由IANA统一分配管理
4.2 常见协议
| 协议名称 | 层级归属 |
|---|---|
| Telnet，FTP，TFTP，SMTP，POP3，HTTP，HTTPS，DHCP，DNS，SSL | 7/6/5 |
| TCP，UDP | 4 |
| IPv4/v6，ICMP，RIP，OSPF，EGP，VRRP | 3 |
| ARP，CDP/LLDP，MPLS | 2 |
| CSMA/CD | 1 |
五、物理层关键技术
5.1 传输介质
- 有线介质
- 同轴电缆
- 网线（最大传输距离100米）
- 光纤（单模/多模）
- 无线介质
- WiFi
- 蓝牙
- ZigBee
5.2 网线制作标准
T568B线序：
白橙 → 橙 → 白绿 → 蓝 → 白蓝 → 绿 → 白棕 → 棕
5.3 光纤技术参数
| 类型 | 标识颜色 | 传输距离 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 单模（SM：Single-Mode） | 黄色 | 100km+ | 城域网骨干 |
| 多模（Muti-Mode） | 橙色 | 550m-2km | 数据中心内部 |
5.4 光猫和光纤收发器的区别
光猫：和胖AP类似，多功能合一，成本高易损坏；
光纤收发器：和瘦AP类似，功能单一，稳定，成本低，适合批量部署，企业首选。
5.5 光纤接口类型
举例
六、数据链路层核心机制
6.1 帧结构规范
Ethernet II帧格式：
IEEE 802.3帧格式：
D.MAC：目的mac
S.MAC：源mac
Type：类型字段
Data：数据
FCS：帧校验序列
类型字段标识上层协议（如0x0800=IPv4）
6.2 MAC地址特性
- 48位二进制构成（12位十六进制显示）
- 全球唯一标识（OUI由IEEE分配）
- 第8位标识类型：
0 → 单播地址 | 1 → 组播地址
七、网络层通信要素
7.1 五元组定义
Source IP：源IP地址
Destination IP：目的IP地址
Source MAC：源MAC地址
Destination MAC：目的MAC地址
Protocol：传输层协议类型
八、IP地址分类体系
8.1 传统分类方法
特殊地址：
x.x.x.0：网络地址（未考虑划分子网）x.x.x.255：广播地址（未考虑划分子网）0.0.0.0：默认路由，代表任何网络255.255.255.255：广播地址，代表广播域内的所有主机127.0.0.0/8：用于本地环回测试，测试本机网卡和本地协议，代表本机169.254.x.x：代表未获取正确的IP地址，网络不正常
8.2 IP地址的二进制与十进制转换
