一、计算机网络概述

1.1 计算机网络的概念

1. 计算机网络的定义：将地理位置不同的具有独立功能的计算机通过网络线路连接起来，实现资源共享。

2. 计算机网络的组成：

   • 通信子网：通信线路；
   • 资源子网：软硬件资源。

3. 计算机网络的类型

   • 拓扑分：星型结构、树型结构、总线型结构、环形结构、网状结构；
     • 总线型：广播，涉及冲突域（数据链路层）；
     • 其他拓扑：可以实现单播。
   • 范围分：局域网LAN、城域网MAN、广域网WAN、个人区域网PAN；
   • 传输方式分：有线网络、无线网络。

1.2 计算机网络体系结构

1. 计算机网络的传输方式

   • 按传输方向分：单工、半双工、全双工；
   • 按传输对象分：单播、多播、广播。

2. 计算机的数据交换

   • 电路交换：专线连接，就是电路交换
   • 报文交换：以报文为单位发送数据
   • 分组交换：切割报文，以分组为单位进行数据交换

3. 通信协议和体系结构

   • 网络协议三要素：语法、语义、时序；

   • OSI参考模型（7层）

     • 物理层：单位bit，利用传输介质为通信的网络结点之间的建立；
     • 数据链路层：单位帧，在物理层的基础上，提供结点到结点之间的服务，采用差错控制、流量控制的方式实现网络互联；
     • 网络层：单位分组，在数据链路层的基础上，提供点对点之间的通信，提供路由功能，实现拥塞控制、网络互联等功能；
     • 传输层：提供端到端的服务；
     • 会话层：会话建立和断开；
     • 表示层：数据交换的格式；
     • 应用层：应用程序
       

   • TCP/IP参考模型

     • 网络接口层：物理层、数据链路层；
     • 网际层：网络层；
     • 传输层
     • 应用层：会话层、表示层、应用层。

1.3 总结

二、物理层

2.1 物理层的基本概念

1. 四大特性
   • 机械特性：接口是怎样的，光纤头、水晶头；
   • 电气特性：用多少伏的电；
   • 功能特性：线路上电平电压的特性；
   • 过程特性：实现不同功能所发射信号的顺序。
2. 两种信号：
   • 模拟信号
   • 数字信号
3. 调制和编码
   • 调制：转换为模拟信号；
   • 编码：转化为数字信号。编码步骤：采样、量化、编码。
     • 数字信号可以通过数字发送器转化为数字信号（编码），也可以通过调制器转化为模拟信号（调制）；
     • 模拟信号可以通过PCM编码器转化为数字信号，也可以通过放大器调制器转化为模拟信号。
4. 传输介质
   • 双绞线：T568B、T568A；
   • 光纤：单模光纤和多模光纤；
   • 同轴电缆
   • 无线：传输协议IEEE802.11。
5. 三大部分
   • 源系统
   • 传输系统
   • 目的系统

2.2 物理层的基本通信技术

1. 四种信道复用技术
   • 复用：将多种不同的信号在同一信道上传输
   • 频分复用FDM：划分不同的频率并行传输信号
   • 时分复用TDM：划分不同的时间段来传输信号
   • 波分复用WDM：光信号，根据光波的波长进行传输
   • 码分复用CDM：在同一段时间同一频率根据传输的数据码进行区分
     
2. 数据的传输方式

• 通过同时间传输数量分为：串行传输、并行传输；
• 通过数据报文的双方的行为分为
  • 同步传输：双方需要商量，需要建立连接
  • 异步传输：双方不需要商量，不需要建立连接
• 通过传输的信号分为：
  • 基带传输：传输数字信号
  • 频带传输：传输模拟信号

2.3 总结

三、数据链路层

3.1 数据链路层基础概论

1. 数据链路层的概念
   提供相邻结点的可靠数据传输。可靠在哪儿？就是帧尾负责校验。
2. 帧的概念
   • 数据链路层的协议数据单元。
   • 组成：帧头（源MAC地址、目的MAC地址、类型）、数据、帧尾（校验）。
     

   MAC地址：48位置、具有唯一性。

3. MAC层和LLC层
   数据链路层可分为MAC子层和LLC子层，其中，MAC（介质控制访问）子层对接物理层；LLC（逻辑控制访问）子层对接网络层。
4. 数据链路层的两种传输方式：单播和广播。
5. 数据链路层的三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错控制。
6. 局域网中的设备：集线器、交换机、网桥。
   • 集线器：工作在物理层。传统的双绞线一般传输距离为150M，此时的数字信号会出现失真的情况，就需要使用集线器对数字信号进行重组以恢复数字信号。
   • 交换机：工作在数据链路层；

     集线器与交换机的区别：最大不同在于，集线器是用户共享带宽，交换机是用户独享带宽。

   • 网桥：相当于两个端口的交换机，工作在数据链路层。

3.2 数据链路层的通信协议

1. 冲突域和广播域

   • 冲突域
     交换机的每一个端口都是一个冲突域；冲突域只能发生在一个网段。
   • 广播域
     交换机的所有端口都在一个广播域；广播域在一个或多个网段内发生。
   • 区别
     1. 广播域可以跨网段；
     2. 冲突域是基于物理层；广播域是基于数据链路层。
     3. 集线器所有端口都在一个广播域，一个冲突域内。交换机所有端口都在一个广播域内，而每个端口就是一个冲突域。交换机每一个端口是一个冲突域；路由器每一个端口是一个广播域。
     4. 同意冲突域共享带宽。

2. 虚拟局域网VLAN

   • VLAN（Virtual Local Area Network），即虚拟局域网，是将一个物理的局域网在逻辑上划分为多个广播域的技术。就是说在同一个广播域（同一个网段）中，划分为多个广播域。VLAN内的主机可以直接通信，VLAN之间的主机不能直接通信。
   • 优点：
     划分广播域；灵活构建工作组。
   • 划分VLAN的方式

3. CSMA/CD
   总线型协议

4. PPP
   单薄

5. CRC

…待续