HCNA学习第一天

正文

计算机基础

【1】冯· 诺依曼体系：

ENIAC，1946/2/14诞生，世界上第一台通用计算机。
CPU（*处理器，Central Processing Unit）：运算器、控制器、寄存器、缓存
存储器：内存、RAM（Random Access Memory）存储器内部有大量的存储单元CELL，一个CELL是8bits，二进制
8bits=1Bytes，内存的最小存储单元是1Byte.
内存的编址是平面的
Input：下指令、提供数据等
Output：输出数据加工的结果
程序=指令+数据；算法+数据结构
另：
NIC： Network Interface Card，网络接口卡/网络适配器，是计算机连接网络的设备
显卡：Video Card,Graphic Card，显示接口卡/显示适配器，是计算机进行数模信号转换的设备—–承载计算机的所有网络数据

【2】计算机的启动过程：

计算机的整个启动过程分成四个阶段：
1）BIOS：Basic Input/Output System，基本输出输入系统，进行硬件自检，通过则将控制权交给下一阶段的
启动程序—>启动顺序（Boot Sequence）
2）主引导记录，MBR（Master boot record），512字节。
3）硬盘启动：告知计算机操作系统在哪个分区
4）操作系统：控制权交给操作系统之后，操作系统的内核被载入内存

【3】部分DOS命令（windows+R,cmd回车）

dxdiag 查看计算机配置信息
systeminfo 查看计算机系统信息
wmic memorychip 查看内存信息
ipconfig 查看计算机IP地址信息
ipconfig/all 查看 计算机所有网卡信息
netsh interface ipv4 show interfaces 查看计算机网卡状态
wmic memorychip list brief 查看内存条数量
start msinfo32 查看系统信息

OSI七层参考模型（Open System Interconnect）， 开放式系统互联

应用层

通过人机交互的界面提供各种各样的服务

表示层

为上层用户解决用户信息语法问题，编码、解码、加密、解密

会话层

在两个节点之间建立端链接，提供对话控制机制，建立、维持、终止会话进程

传输层

通过端口号区分上层不同的服务 数据分段 TCP(面向连接的)/UDP（面向无连接，提供可靠的传输机制 确认 重传 排序 流控

网络层 IP

通过IP地址进行逻辑寻址，建立两个节点之间的连接 IP地址 路由器
数据链路层 逻辑链路控制层 LLC 为上层提供服务 提供FCS校验 数据分帧
媒介访问控制层 MAC—物理地址 网桥/交换机
物理层 定义电气、电压、光学特性、接口规范 中继器/集线器 传送比特流

PDU 桥协议数据单元—数据在不同层面的表现形式

上三层 数据

data message

传输层

数据段 segment

网络层

数据包 packet

数据链路层

数据帧 frame

物理层

比特流 bit

报文封装与解封装：

以用户浏览网站为例说明数据的封装、解封装过程。

当用户输入要浏览的网站信息后就由应用层产生相关的数据，通过表示层转换成为计算机可识别的ASCII码，再由会话层产生相应的主机进程传给传输层。传输层将以上信息作为数据并加上相应的端口号信息以便目的主机辨别此报文，得知具体应由本机的哪个任务来处理；在网络层加上IP地址使报文能确认应到达具体某个主机，再在数据链路层加上MAC地址，转成bit流信息，从而在网络上传输。报文在网络上被各主机接收，通过检查报文的目的MAC地址判断是否是自己需要处理的报文，如果发现MAC地址与自己不一致，则丢弃该报文，一致就去掉MAC信息送给网络层判断其IP地址；然后根据报文的目的端口号确定是由本机的哪个进程来处理，这就是报文的解封装过程。

网络通信

两个计算机之间的通信—网线直连；三个计算机之间的通信

HUB：

集线器是一个标准的共享式设备，也就是同一时刻只有一个端口下联的设备可以发送数据。正常工作时，集线器随机选出某一端口设备并让它独占全部带宽与集线器上联设备（如交换机、路由器等）进行通信。因此，集线器设备的所有端口即形成了一个冲突域.

CSMA-CD 带冲突检测的载波侦听多路访问技术

工作原理:发送数据前先侦听信道是否空闲,若空闲，则立即发送数据。若信道忙碌，则等待一段时间至信道中的信息传输结束后再发送数据；若在上一段信息发送结束后，同时有两个或两个以上的节点都提出发送请求，则判定为冲突。若侦听到冲突,则立即停止发送数据，等待一段随机时间,再重新尝试

将CSMA/CD的工作过程形象的比喻成很多人在一间黑屋子中举行讨论会，参加会议的人都是只能听到其他人的声音。每个人在说话前必须先倾听，只有等会场安静下来后，他才能够发言。人们将发言前监听以确定是否已有人在发言的动作成为"载波侦听"；将在会场安静的情况下每人都有平等机会讲话成为“多路访问”；如果有两人或两人以上同时说话，大家就无法听清其中任何一人的发言，这种情况称为发生“冲突”。发言人在发言过程中要及时发现是否发生冲突，这个动作称为“冲突检测”。如果发言人发现冲突已经发生，这时他需要停止讲话，然后随机后退延迟，再次重复上述过程，直至讲话成功。如果失败次数太多，他也许就放弃这次发言的想法

隔离冲突域—网桥->交换机

网桥：

二层的网络设备，端口分别有一条独立的交换信道（可以隔离冲突域）
也说明HUB是所有端口共用一条交换信道，共享同一背板总线。

交换机的作用

1、无限延长传输距离
2、实现单播—一对一传输
3、分割冲突域—交换机每个接口是一个冲突域，所有接口都是一个广播域

交换机转发数据原理：

通过MAC地址进行物理寻址

交换机自学习功能–

流量来到交换机接口后，交换机会查看数据包中的源MAC地址，并将其和接收到的接口编号记录下来，存储为MAC地址表（二进制表格，CAM表）

交换机则是工作在数据链路层的设备，在接收到数据后，基于数据包中的目标MAC地址，通过查找自身系统MAC地址表中的MAC地址与端口对应关系，将数据传送到目的端口。若没有记录，则将数据包从除了接收到的接口之外的其他接口全部发出（洪泛）

交换机在同一时刻可进行多个端口之间的数据传输，每一端口都是独立的物理网段，连接在端口上的网络设备独自享有全部的带宽。因此，交换机起到了分割冲突域的作用，每一个端口为一个冲突域，如图所示。

洪泛范围：

 广播域

IP地址：

32位二进制数 平时一般看到的是点分十进制 分为网络位和主机位

几种常见三层协议

IP 网际网络协议
ICMP 网络控制管理协议 Ping 测试连通性指令
ARP 地址解析协议
四层协议
TCP 传输控制协议
UDP 用户数据报文协议

端口号

0-65535 1-1023（著名端口） **1024-65535（**动态端口、高端口）

几种常见的应用层服务及端口号

FTP 文件传输协议 TCP 21
Telnet 远程登录 TCP 23
HTTP 超文本传输协议 TCP 80
DNS 域名解析系统 UDP/TCP 53
HTTPS 安全HTTP TCP 443
MSS 最大段长度 以太网 1480B
MTU 最大传输单元 以太网 1500B

TCP/IP协议栈道

传输层：TCP/UDP

TCP:传输控制协议，面向连接的可靠的传输协议
面向连接：三次握手、四次挥手
可靠：四种可靠的传输机制–确认、重传、排序、流控

ICMP协议：协议号1，包含一个工具ping
使用方法:ping +目标IP/域名，测试连通性

UDP:用户数据协议，面向非连接的不可靠的传输协议
数据包发送之前—封装：数据包在发送之前，按照OSI七层参考模型逐层添加报头的动作

端口号：

用来标识同一台计算机的不同的应用进程。

1）源端口：源端口和IP地址的作用是标识报文的返回地址。
2）目的端口：端口指明接收方计算机上的应用程序接口。

TCP报头中的源端口号和目的端口号同IP数据报中的源IP与目的IP唯一确定一条TCP连接。

UDP和TCP区别

相同点：

1） 2者都是模型化层次化

2）下层对上层提供服务支持

3）每层协议彼此相互独立

不同点：

1）OSI先有模型才有协议 TCP/IP先有协议才有模型
2）TCP/IP协议栈只适用于TCP/IP网络
3）层数量不同

IPv4地址：

32位二进制，分为网络位和主机位（网络位标识所在网段，主机位唯一标识某主机）
完整的IP地址需要网络掩码—32位二进制，和IP地址每一位对应，由连续的1和连续的0构成。掩码为1表示IP此位为网络位，掩码为0表示IP此位为主机位。
2^32=4294967296 42亿个地址
IPV6 128w位 2^128

分为ABCDE 五类，主类网

在默认情况下通过第一个8位就可以辨别类别；
A 0 0000000—0 1111111 0-127
B 10 000000—10 111111 128-191
C 110 00000—110 11111 192-223
D 1110 0000—1110 1111 224-239
E 1111 0000----1111 1110 240-254

单播地址：ABC 一对一
组播地址：D
科研使用：E

默认的掩码：
A 前8位为网络位 后24位为主机位 2^24-2 可用地址
B 16 16 2^16-2
C 24 8 2^8-2

**

在单播地址中还存在私有地址和公有地址分类

**：
公有地址：全球唯一性 需要付费使用
私有地址：本地唯一性 无需付费

私有地址：
A：10.0.0.0/8
B：172.16.0.0/16-172.31.0.0/16
C：192.168.0.0/24-192.168.255.0/24

特殊IPv4地址：
1）0.0.0.0/0 无效地址/缺省地址
2）255.255.255.255 受限广播地址
3）127.0.0.1/8 本地环回地址，测试TCP/IP协议栈能否正常工作（一般也代表本机）
4）主机位全0
举例：192.168.1.00000000/24 代表本网段内所有主机，即代表一个网络范围
5）主机位全1
举例:192.168.1.11111111/24 代表本网段内的广播地址
6）169.254.0.0/16 本地私有地址，PC通过自动获取IP地址的方式拿不到地址时，PC自己随机分配

子网划分：**通过从主机位借位到网络位的方式，达到将一个大网络划分为一些小网络

借出的位称为子网位，决定了能够划分的子网范围个数
**VLSM：**可变长子网掩码

举例:现有一个大的网络范围，172.16.0.0/22，希望满足有6个网络范围的条件。写出子网范围和可用IP地址范围
172.16.0.0/22
网络位 主机位
10101100 00010000 00000000 00000000----IP地址
11111111 11111111 11111100 00000000----网络掩码（255.255.252.0）
分析：
因为需要6个网络范围，所以基于借出的子网位决定子网数量的概念，需要至少借3位。从原本的网络位最后一位往后顺延借3位。最后的掩码为/25。
借出的子网位(加粗)
10101100 00010000 00000000 00000000
构成的子网：黄色的部分排列组合—
000 001 010 011 100 101 110 111—8个子网范围
则最终结果为：
子网范围 可用IP地址范围
172.16.0.0/25 0.1—0.126
172.16.0.128/25 0.129—0.254
172.16.1.0/25 1.1—1.126
172.16.1.128/25 1.129—1.254
172.16.2.0/25 2.1—2.126
172.16.2.128/25 2.129—2.254
172.16.3.0/25 3.1—3.126
172.16.3.128/25 3.129—3.254

子网汇总：将一些小网络汇聚成一个大网络
汇总须同时满足条件：1）母网相同 2）掩码一致
汇总方式： 取相同位，去不同位
举例：
172.16.1.0/24
172.16.14.0/24
172.16.35.0/24
172.16.99.0/24
汇总后：
172.16.0 0000001.0/24
172.16.0 0001110.0/24
172.16.0 0100011.0/24
172.16.0 110001.0/24
总共17位相同，汇总后172.16.0.0/17

超网：汇总后掩码<主类掩码–192.168.0.0/17
CIDR：**汇总后掩码>主类掩码–172.16.0.0/17