网络协议
网络拓扑
拓扑结构一般是指由点和线排列组成的几何图形
计算机网络的拓扑结构是指一个网络的通信链路和计算机结点相互连接构成的几何图形
拓扑分类
物理拓扑描述了物理设备的布线方式
逻辑拓扑描述了信息在网络中流动的方式
拓扑结构分类
总线拓扑：所有设备均可接收信号
环状拓扑：信号环绕传输，单一故障点
星型拓扑：通过中心点传输，单一故障点
扩展星型：比星型拓扑的复原能力更强
双环拓扑：信号沿相反方向传输，比单环的复原能力更强
全网状拓扑：容错能力强，实施成本高
部分网状拓扑：在容错能力与成本之间寻求平衡
三种通讯模式
单播 - unicast，目标设备是一个
广播 - broadcast，目标设备是所有
多播 - multicast，组播，目标设备是多个
冲突域和广播域
冲突域：两个网络设备同时发送数据，如果发生了冲突，则两个设备处于同一个冲突域，反之，则各自处于不同的冲突域
广播域：一个网络设备发送广播，另一个设备收到了，则两个设备处于同一个广播域，反之，则各自处于不同的广播域
三种通讯机制
单工通信：只有一个方向的通信，如收音机
半双工通信：通信双方都可发送和接收消息，但不可同时发送或接收，如对讲机
全双工通信：通信双方可同时发送和接收消息，如手机
局域网
局域网的主要功能是 资源共享和数据通信，其优点是：
1 能方便地共享昂贵的外部设备、主机以及软件、数据。从一个站点可访问全网
2 便于系统的扩展和逐渐演变，各设备的位置可灵活的调整和改变
3 提高系统的可靠性、可用性和易用性
组网设备
网络线缆和接口
非屏蔽式双绞线，遵循T568B 和T568A 规范。日常生活用的是T568B。
T568A线序的标准：白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕。
T568B线序的标准：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕。
RJ-45 Connector(网线水晶头)和Jack(网线接口)、UTP直通线、UTP交叉线、UTP直通线和交叉线、光纤和接口
网络适配器
日常说的网卡，可进行串行/并行转换、数据缓存、在计算机操作系统中安装设备驱动程序、实现以太网协议
中继器-repeater 和集线器-hub
中继器 实际上是一种信号再生放大器，可将变弱的信号和有失真的信号进行整形与放大，输出信号比原信号的强度将大大提高。中继器不解释、不改变收到的数字信息，只是将其整形放大后再转发出去
优点
易操作、等待时间短、价格便宜、突破线缆的距离限制来扩展局域网段的距离，连接不同的物理介质
缺点
1 连接网络分支的数目受具体的网络体系结构限制
2 不能连接不同类型的网络
3 没有隔离和过滤功能，无路由选择、交换、纠错/检错功能，一个分支出现故障可能会影响其他的每一个网络分支
4 使用中继器扩充网络距离是最简单最廉价的方法，但负载增加时，网络性能急剧下降。除非网络负载很轻或网络延时要求不高的条件下使用
集线器 是中继器的一种形式，可认为集线器是一个多端口的中继器。可提供多端口服务，共享带宽，半双工通讯
网桥-bridge 和交换机-switch
网桥 也叫桥接器，是连接两个局域网的一种存储/转发设备，根据MAC 地址表对数据帧进行转发，可隔离碰撞域
网桥将网络的多个网段在数据链路层连接起来，并对网络数据帧进行管理
优点
过滤通信量、扩大了物理范围、提高了可靠性、可互连不同物理层、不同MAC 子层和不同速率的局域网
缺点
1 存储转发增加了时延
2 在MAC 子层并没有流量控制功能
3 具有不同MAC 子层的网段桥接在一起时时延更大
4 网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络堵塞，也就是广播风暴
交换机 工作在数据链路层的设备，外表和集线器相似。通过判断数据帧的目的MAC 地址，从而将数据帧从合适端口发送出去。交换机时通过MAC 地址的学习和维护更新机制来实现数据帧的转发
工作原理
1 交换机根据收到数据帧中的源MAC 地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC 地址表中
2 交换机将数据帧中的目的MAC 地址同已建立的MAC 地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发
3 如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程为泛洪(flood)
4 广播帧和组播帧向所有的端口转发
集线器与交换机的比较
| 集线器 | 交换机 | |
|---|---|---|
| OSI模型层 | 物理层 | 数据链路层 |
| 是否检测传输介质 | 不检测，故只能增加冲突 | 执行CSMA/CD 算法，可隔离冲突 |
| 端口是否共享带宽 | 每个端口提供专用的带宽 | 所有端口共享带宽 |
| 通讯机制 | 半双工传送 | 全双工传送 |
| 隔离广播域 | 不支持 | 不支持 |
路由器 - router
路由 将一个数据包从一个设备发送到不同网络里的另一个设备中。
路由器只关心网络的状态和决定网络中的最佳路径。路由的实现依靠路由器中的路由表来完成
路由器功能：工作在网络层；分隔广播域和冲突域；选择路由表中到达目标最好的路径；维护和检查路由信息；连接广域网
以太网技术
以太网(Ethernet) 是一种产生较早且使用相当广泛的局域网。
以太网MAC 帧格式
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MAC 地址
在局域网中，硬件地址又称为物理地址或MAC 地址(因这种地址用在MAC 帧中)
冲突检测的载波侦听多路访问 CSMA/CD
工作原理
先听后发 → 边发边听 → 冲突停止 → 延迟重发
虚拟局域网 VLAN
VLAN 原理
虚拟局域网VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。这些网段具有某些共同的需求。虚拟局域网只是局域网给用户提供的一种服务，并不是一种新型局域网
优点
1 更有效地共享网络资源。
2 简化网络管理。
3 提高网络的数据安全性。
拟局域网 VLAN
VLAN 原理
虚拟局域网VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。这些网段具有某些共同的需求。虚拟局域网只是局域网给用户提供的一种服务，并不是一种新型局域网
优点
1 更有效地共享网络资源。
2 简化网络管理。
3 提高网络的数据安全性。
实现技术：1 基于端口；2 基于MAC 地址；3 基于协议；4 基于网络地址