1、計算機網絡的分類

• 按分布范圍分類
  • 局域網（LAN）：覆蓋范圍通常在幾百米到幾千米以內，一般用于連接一個建筑物內或一個園區內的計算機設備，如學校的校園網、企業的辦公樓網絡等。其特點是傳輸速率高、延遲低、誤碼率低，易于管理和維護。
  • 城域網（MAN）：覆蓋范圍一般為一個城市，跨度通常在幾千米到幾十千米。它主要用于連接城市中的多個局域網，實現城市范圍內的數據通信和資源共享，如城市的公交智能系統網絡。
  • 廣域網（WAN）：覆蓋范圍廣闊，可跨越多個城市、國家甚至全球。它通過租用通信線路或衛星等方式將不同地區的局域網或城域網連接起來，如國際互聯網就是最大的廣域網。廣域網傳輸距離長，傳輸速率相對較低，延遲較高。
• 按拓撲結構分類
  • 總線型拓撲：所有設備都連接在一條總線上，數據沿著總線進行傳輸，任何設備發送的數據都能被總線上的其他設備接收。優點是布線簡單、成本低；缺點是可靠性差，一旦總線出現故障，整個網絡就會癱瘓，而且傳輸效率低，同一時刻只能有一個設備發送數據。
  • 星型拓撲：有一個中心節點（如交換機、集線器），其他節點都與中心節點相連，數據通過中心節點進行轉發。優點是易于管理和維護，某個節點出現故障不影響其他節點；缺點是中心節點負擔重，一旦中心節點故障，整個網絡癱瘓，且網絡擴展能力有限。
  • 環型拓撲：網絡中的節點通過點到點鏈路連接成一個閉合的環，數據在環中沿著一個方向逐站傳輸。優點是數據傳輸具有確定性，每個節點都有平等的訪問權；缺點是任何一個節點或鏈路出現故障都會導致整個網絡癱瘓，而且重新配置網絡比較困難。
  • 樹型拓撲：節點按照層次進行連接，形狀像一棵倒置的樹，頂端是根節點，向下分支連接多個子節點。它結合了星型和總線型拓撲的特點，易于擴展，但對根節點的依賴性較大。
  • 網狀型拓撲：網絡中的節點之間存在多條鏈路相互連接，形成一個網狀結構。優點是可靠性高，任何一條鏈路出現故障不影響數據傳輸，網絡的冗余度高；缺點是布線復雜、成本高，網絡的管理和維護難度大。

2、七層網絡體系結構

• 物理層：負責處理物理介質上的信號傳輸，包括電纜、光纖、無線等傳輸介質，以及信號的編碼、解碼、調制、解調等，如規定了網線的接口類型、信號的電平標準等。
• 數據鏈路層：主要功能是將物理層接收到的信號轉換為數據幀，并進行差錯檢測和糾正，同時實現介質訪問控制，確保多個設備能正確地共享傳輸介質，如以太網的數據鏈路層協議規定了如何在以太網上進行數據幀的封裝和傳輸。
• 網絡層：負責將數據從源節點傳輸到目標節點，主要功能包括尋址、路由選擇、數據包轉發等，如 IP 協議就是網絡層的核心協議，它為每個設備分配 IP 地址，并通過路由算法確定數據傳輸的路徑。
• 傳輸層：為應用程序提供端到端的通信服務，主要功能是實現可靠的傳輸（如 TCP 協議）或不可靠的傳輸（如 UDP 協議），確保數據的完整性和順序性，同時進行流量控制和差錯控制。
• 會話層：負責建立、維護和管理會話，如會話的建立、拆除、同步等，在不同的應用程序之間建立邏輯連接。
• 表示層：主要處理數據的表示和轉換，包括加密解密、壓縮解壓縮、數據格式轉換等，確保不同系統之間能夠正確地理解和處理數據。
• 應用層：為用戶提供各種網絡應用服務，如 HTTP（網頁瀏覽）、SMTP（郵件發送）、FTP（文件傳輸）等協議都屬于應用層協議。

3、網絡的設備

• 路由器：工作在網絡層，主要用于連接不同的網絡，實現網絡之間的數據路由和轉發。它根據目的 IP 地址來選擇最佳的傳輸路徑，將數據包從一個網絡發送到另一個網絡。
• 交換機：通常工作在數據鏈路層，用于連接多個設備組成局域網。它能夠根據 MAC 地址轉發數據幀，實現本地網絡內設備之間的高速數據交換。
• 集線器：工作在物理層，它將接收到的信號進行放大和轉發，所有連接到集線器的設備都在同一個沖突域內，共享網絡帶寬，現在已逐漸被交換機取代。
• 調制解調器：用于實現數字信號和模擬信號之間的轉換，以便在模擬線路（如電話線）上傳輸數字數據。

網絡的標準

• 網絡標準是為了確保不同廠商的網絡設備和軟件能夠相互兼容和互操作而制定的一系列規范和協議。常見的網絡標準有 IEEE 802 標準系列，包括 IEEE 802.3 以太網標準、IEEE 802.11 無線網絡標準等。這些標準規定了網絡的物理層和數據鏈路層的相關規范，如信號傳輸方式、數據幀格式、介質訪問控制方法等。

4、TCP/IP 協議族

• 應用層
  • HTTP（超文本傳輸協議）：用于在網絡上傳輸網頁等超文本信息，瀏覽器與服務器之間通過 HTTP 協議進行數據交互。默認端口為 80，HTTPS（HTTP over SSL/TLS）作為 HTTP 的安全版本，默認端口為 443。? ? ?
  • SMTP（簡單郵件傳輸協議）：用于發送電子郵件，郵件客戶端將郵件發送到郵件服務器，以及郵件服務器之間傳遞郵件都依賴 SMTP。默認端口為 25。
  • POP3（郵局協議版本 3）：主要用于郵件客戶端從郵件服務器接收電子郵件。默認端口為 110。
  • DNS（域名系統）：將域名轉換為 IP 地址，使人們能夠用易于記憶的域名訪問網絡資源。默認端口為 53。
• 傳輸層
  • TCP（傳輸控制協議）：提供可靠的、面向連接的數據傳輸服務。以文件傳輸為例，TCP 通過三次握手建立連接，傳輸中進行差錯檢測、糾正和流量控制，確保文件數據完整有序地從源端到目的端。不同應用基于 TCP 的默認端口不同，如 HTTP 用 80，SMTP 用 25，POP3 用 110。
  • UDP（用戶數據報協議）：提供無連接、不可靠的數據傳輸服務，常用于對實時性要求高、能容忍一定數據丟失的場景，如視頻直播、音頻通話等。例如，DNS 在進行域名解析時，既可以使用 TCP 53 端口，也常使用 UDP 53 端口。
• 網絡層
  • IP（網際協議）：負責在不同網絡間進行尋址和路由選擇，根據目的 IP 地址確定數據傳輸路徑，使數據包能從源主機到達目的主機。IP 協議本身無默認端口，為上層協議如 TCP、UDP 提供服務，由它們使用不同端口。
  • ICMP（互聯網控制報文協議）：用于在 IP 主機、路由器之間傳遞控制消息，如報告錯誤、提供網絡信息等。它基于 IP 協議，沒有明確的默認端口概念，通過 IP 數據包的協議字段來標識。
• 網絡接口層
  • ARP（地址解析協議）：將 IP 地址解析為物理地址（MAC 地址），當主機要向另一主機發送數據時，通過 ARP 獲取對方 MAC 地址。ARP 無默認端口，通過廣播在本地網絡進行地址解析。

5、IP 地址和 IPv6 簡介

• IP 地址：是分配給網絡設備的邏輯地址，用于在網絡中標識設備的位置。目前常用的是 IPv4 地址，它由 32 位二進制數組成，通常用點分十進制表示，如 192.168.1.1。IPv4 地址空間有限，隨著網絡設備的大量增加，逐漸出現地址不足的問題。?
  
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• IPv6：是為了解決 IPv4 地址耗盡問題而提出的下一代 IP 協議。它采用 128 位二進制數表示地址，地址空間非常巨大，可以為每一個設備甚至每一個傳感器分配一個唯一的 IP 地址。IPv6 還具有更好的安全性、自動配置功能和對移動設備的支持等優點。

6、Internet 服務

• 萬維網（WWW）服務：基于 HTTP 協議，默認端口 80（HTTPS 為 443），用戶通過瀏覽器訪問各種網站，獲取網頁信息。
• 電子郵件服務：依賴 SMTP（發郵件，端口 25）、POP3（收郵件，端口 110）或 IMAP（互聯網消息訪問協議，常用端口 143）等協議，實現郵件的發送、接收和管理。
• 文件傳輸服務（FTP）：用于在網絡上進行文件的上傳和下載。FTP 使用兩個端口，20 端口用于數據傳輸，21 端口用于控制連接，客戶端與服務器通過這兩個端口進行交互，完成文件傳輸操作。
• 遠程登錄服務（Telnet）：允許用戶通過網絡遠程登錄到其他計算機系統，進行命令執行和系統管理等操作。默認端口為 23。不過，由于 Telnet 以明文傳輸數據，存在安全風險，現在逐漸被更安全的 SSH（安全外殼協議，默認端口 22）所取代。