### 計算機網絡基礎知識整理
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#### **一、網絡類型**
1. **局域網 (LAN)** ?
? ?- **定義**：覆蓋小范圍（如家庭、教室、公司）。 ?
? ?- **特點**：高帶寬、低延遲，設備通過交換機互聯。 ?
? ?- **示例**：家庭WiFi、企業內網。
2. **廣域網 (WAN)** ?
? ?- **定義**：跨地域連接多個局域網（如互聯網）。 ?
? ?- **特點**：依賴路由器連接，帶寬較低，延遲較高。 ?
? ?- **示例**：跨國公司的分支機構互聯。
3. **無線局域網 (WLAN)** ?
? ?- **定義**：基于無線技術（如WiFi）組建的局域網。 ?
? ?- **特點**：靈活性高，覆蓋范圍有限。 ?
? ?- **協議**：IEEE 802.11系列（如802.11ac）。
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#### **二、網絡模型**
1. **OSI七層模型** ?
? ?- **記憶口訣**：應（7.應用層）表（6.表示層）會（5.會話層）傳（4.傳輸層）往（3.網絡層）樹（2.數據鏈路層）屋（1.物理層）。 ?
? ?- **各層功能**： ?
? ? ?| 層級 | 名稱 ? ? ? | 核心功能 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? | 協議/設備 ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ?|------|------------|------------------------------|--------------------------|
? ? ?| 7 ? ?| 應用層 ? ? | 用戶接口（HTTP、FTP） ? ? ? ?| 瀏覽器、應用程序 ? ? ? ? |
? ? ?| 6 ? ?| 表示層 ? ? | 數據格式轉換（加密、壓縮） ? ?| SSL、JPEG ? ? ? ? ? ? ? |
? ? ?| 5 ? ?| 會話層 ? ? | 建立/管理會話（斷點續傳） ? ? | RPC、NetBIOS ? ? ? ? ? ?|
? ? ?| 4 ? ?| 傳輸層 ? ? | 端到端通信（TCP/UDP） ? ? ? ?| 端口號、流量控制 ? ? ? ? |
? ? ?| 3 ? ?| 網絡層 ? ? | 尋址和路由（IP地址） ? ? ? ? | 路由器、IP協議 ? ? ? ? ? |
? ? ?| 2 ? ?| 數據鏈路層 | 幀傳輸（MAC地址） ? ? ? ? ? ?| 交換機、ARP協議 ? ? ? ? ?|
? ? ?| 1 ? ?| 物理層 ? ? | 物理介質傳輸（比特流） ? ? ? ?| 網線、光纖、集線器 ? ? ? |
2. **TCP/IP五層模型** ?
? ?- **簡化OSI**：合并應用層、表示層、會話層為單一應用層。 ?
? ?- **層級對比**： ?
? ? ?| TCP/IP模型 | 對應OSI層 | 核心協議 ? ? ? ? ? ? ? ? ? |
? ? ?|------------|-----------|----------------------------|
? ? ?| 應用層 ? ? | 5-7 ? ? ? | HTTP、FTP、DNS ? ? ? ? ? ? |
? ? ?| 傳輸層 ? ? | 4 ? ? ? ? | TCP、UDP ? ? ? ? ? ? ? ? ? |
? ? ?| 網絡層 ? ? | 3 ? ? ? ? | IP、ICMP、ARP ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ?| 數據鏈路層 | 2 ? ? ? ? | Ethernet、WiFi（802.11） ? |
? ? ?| 物理層 ? ? | 1 ? ? ? ? | 雙絞線、光纖 ? ? ? ? ? ? ? |
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#### **三、網絡設備**
1. **交換機 (Switch)** ?
? ?- **功能**：組建局域網，基于MAC地址轉發數據幀。 ?
? ?- **工作原理**： ?
? ? ?- **學習MAC地址**：記錄源MAC與接口的映射。 ?
? ? ?- **轉發策略**： ?
? ? ? ?- **單播**：查表直接轉發。 ?
? ? ? ?- **廣播/組播**：泛洪到所有接口（除接收口）。 ?
? ?- **類型**： ?
? ? ?- **二層交換機**：基于MAC地址轉發。 ?
? ? ?- **三層交換機**：支持IP路由功能。
2. **路由器 (Router)** ?
? ?- **功能**：跨網段通信，連接不同網絡（如LAN到WAN）。 ?
? ?- **核心作用**： ?
? ? ?- **路由選擇**：通過路由表決定數據包路徑。 ?
? ? ?- **NAT轉換**：將私有IP轉換為公網IP。
3. **網卡 (NIC)** ?
? ?- **功能**：終端設備的網絡接口，負責數據幀的收發。 ?
? ?- **地址類型**： ?
? ? ?- **MAC地址**：48位物理地址（如 `00:1A:2B:3C:4D:5E`）。 ?
? ? ?- **IP地址**：邏輯地址（如 `192.168.1.100`）。
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#### **四、地址與子網**
1. **IPv4地址分類** ?
? ?| 類別 | 范圍 ? ? ? ? ? ? ? | 默認掩碼 ? ? ? | 可用主機數（默認） |
? ?|------|--------------------|----------------|--------------------|
? ?| A ? ?| 1.0.0.0 - 126.255.255.255 | 255.0.0.0 ? ? | \(2^{24}-2\) ? ? ? |
? ?| B ? ?| 128.0.0.0 - 191.255.255.255 | 255.255.0.0 ? | \(2^{16}-2\) ? ? ? |
? ?| C ? ?| 192.0.0.0 - 223.255.255.255 | 255.255.255.0 | \(2^{8}-2 = 254\) ?|
? ?- **保留地址**： ?
? ? ?- **網絡地址**：主機位全0（如 `192.168.1.0`）。 ?
? ? ?- **廣播地址**：主機位全1（如 `192.168.1.255`）。
2. **子網劃分** ?
? ?- **目的**：提高IP地址利用率。 ?
? ?- **示例**： ?
? ? ?- **原始C類地址**：`192.168.1.0/24`（254主機）。 ?
? ? ?- **劃分子網**：`192.168.1.0/25`（126主機）。
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#### **五、VLAN與廣播域**
1. **VLAN (虛擬局域網)** ?
? ?- **作用**：隔離廣播域，增強安全性和管理靈活性。 ?
? ?- **劃分方式**：基于交換機端口、MAC地址或協議。 ?
? ?- **特點**： ?
? ? ?- 同一VLAN內設備可直接通信。 ?
? ? ?- 不同VLAN需通過路由器或三層交換機通信。
2. **VXLAN (虛擬擴展局域網)** ?
? ?- **目的**：解決VLAN數量限制（4096個）。 ?
? ?- **原理**：通過隧道技術封裝二層幀，支持更大規模虛擬網絡。
3. **生成樹協議 (STP)** ?
? ?- **作用**：防止廣播風暴（由網絡環路引起）。 ?
? ?- **機制**：通過阻塞冗余路徑消除環路。
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#### **六、數據傳輸基礎**
1. **數據單位** ?
? ?- **Bit**：最小單位（0/1）。 ?
? ?- **Byte**：1 Byte = 8 Bit。 ?
? ?- **幀 (Frame)**：數據鏈路層單位（64-1518 Byte）。 ?
? ?- **MTU**：最大傳輸單元（默認1500 Byte）。
2. **通信類型** ?
? ?| 類型 ? | 特點 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? | 示例 ? ? ? ? ? ? ? |
? ?|--------|--------------------------|--------------------|
? ?| 單播 ? | 一對一通信（目標明確） ? ?| HTTP請求 ? ? ? ? ? |
? ?| 組播 ? | 一對多（特定組） ? ? ? ? ?| 視頻會議 ? ? ? ? ? |
? ?| 廣播 ? | 一對所有（局域網內） ? ? ?| ARP請求 ? ? ? ? ? ?|
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#### **七、機房與數據中心**
1. **IDC (互聯網數據中心)** ?
? ?- **功能**：集中托管服務器和網絡設備。 ?
? ?- **核心組件**： ?
? ? ?- **機柜**：物理設備存放單元。 ?
? ? ?- **UPS**：不間斷電源。 ?
? ? ?- **冷卻系統**：保障設備溫度。
2. **負載均衡** ?
? ?- **四層負載均衡**：基于IP和端口（如LVS）。 ?
? ?- **七層負載均衡**：基于應用層協議（如Nginx）。
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#### **八、常用命令與工具**
1. **Windows** ?
? ?```bash
? ?ipconfig /all ? ?# 查看IP和MAC地址
? ?ping 192.168.1.1 # 測試網絡連通性
? ?```
2. **Linux** ?
? ?```bash
? ?ifconfig ? ? ? ? # 查看網絡接口信息
? ?ethtool ens33 ? ?# 查看網卡詳細信息
? ?traceroute google.com # 跟蹤路由路徑
? ?```
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#### **九、補充知識點**
1. **數據封裝與解封裝** ?
? ?- **發送端**：應用層 → 物理層（逐層添加頭部）。 ?
? ?- **接收端**：物理層 → 應用層（逐層去除頭部）。
2. **網絡安全基礎** ?
? ?- **防火墻**：過濾非法流量（如iptables）。 ?
? ?- **VPN**：通過加密隧道實現安全遠程訪問。
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