一，OSI模型的七层结构

网络互联的7层架构：物理层，数据链路层，网络层，传输层，回话层，表示层，应用层

7	应用层Application	提供为应用软件而设的接口，以设置与另一应用软件之间的通信。例如: HTTP、HTTPS、FTP、TELNET、SSH、SMTP、POP3、MySQL
6	表示层Presentation	把数据转换为能与接收者的系统格式兼容并适合传输的格式
5	会话层Session	负责在数据传输中设置和维护电脑网络中两台电脑之间的通信连接。
4	传输层Tranesport	传输层（Transport Layer）把传输表头（TH）加至数据以形成数据包。传输表头包含了所使用的协议等发送信息。例如:传输控制协议（TCP）等。
3	网络层Network	决定数据的路径选择和转寄，将网络表头（NH）加至数据包，以形成报文。网络表头包含了网络数据。例如:互联网协议（IP）等。
2	数据链路层DataLInk	负责网络寻址、错误侦测和改错。当表头和表尾被加至数据包时，会形成信息框（Data Frame
1	物理层Physical	局部局域网上传送数据帧，它负责管理电脑通信设备和网络媒体之间的互通。包括了针脚、电压、线缆规范、集线器、中继器、网卡、主机接口卡等

协议数据单元PDU

PDU: Protocol Data Unit,协议数据单元是指对等层次之间传递的数据单位

物理层的 PDU是数据位 bit
数据链路层的 PDU是数据帧 frame
网络层的PDU是数据包 packet
传输层的 PDU是数据段 segment
其他更高层次的PDU是消息 message

三种通讯模式

unicast：单播，目标设备是一个
broadcast：广播，目标设备是所有
multicast：多播，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,比如: 收音机
半双工通信：通信双方都可以发送和接收信息，但不能同时发送，也不能同时接收,比如:对讲机
全双工通信：通信双方可以同时发送和同时接收,比如: 手机

范例：查看双工和速度

[root@centos8 ~]#mii-tool ens33
ens33: negotiated 1000baseT-FD flow-control, link ok
[root@centos8 ~]#ethtool ens33
Settings for ens33:
    Supported ports: [ TP ]
    Supported link modes:   10baseT/Half 10baseT/Full 
                            100baseT/Half 100baseT/Full 
                            1000baseT/Full 
    Supported pause frame use: No
    Supports auto-negotiation: Yes
    Supported FEC modes: Not reported
    Advertised link modes:  10baseT/Half 10baseT/Full 
                            100baseT/Half 100baseT/Full 
                            1000baseT/Full 
    Advertised pause frame use: No
    Advertised auto-negotiation: Yes
    Advertised FEC modes: Not reported
    Speed: 1000Mb/s
    Duplex: Full
    Port: Twisted Pair
    PHYAD: 0
    Transceiver: internal
    Auto-negotiation: on
    MDI-X: off (auto)
    Supports Wake-on: d
    Wake-on: d
    Current message level: 0x00000007 (7)
                   drv probe link
    Link detected: yes

范例：如何判断网线断开

[root@centos8 ~]#mii-tool   eth1
eth1: no link
[root@centos8 ~]#ethtool eth1

二，网络设备

一，中继器和集线器

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，而只是将其整形放大后再转发出去

集线器hub

集线器（Hub）工作在物理层，是中继器的一种形式，是一种集中连接缆线的网络组件，可以认为集线器是一个多端口的中继器，集线器提供多端口连接，主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上

Hub并不记忆报文是由哪个MAC地址发出，哪个MAC地址在Hub的哪个端口

Hub的特点：

共享带宽
半双工

二，网桥和交换机

网桥Bridge

网桥（Bridge）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

网桥的内部结构

交换机switch

交换机是工作在OSI参考模型数据链路层的设备，外表和集线器相似，它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
交换机是通过MAC地址的学习和维护更新机制来实现数据帧的转发

内部结构

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。这一过程称为泛洪（flood）
（4）广播帧和组播帧向所有的端口转发

集线器和交换机的比较

（1）交换机属于数据链路层设备，而集线器属于物理层设备
（2）集线器在转发帧时，不对传输介质进行检测，交换机在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。若在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送和进行退避。所以交换机能隔离冲突，而集线器却只能增加冲突
（3）交换机的每个端口可提供专用的带宽，而集线器的所有端口只能共享带宽
（4）集线器只能实现半双工传送，而交换机可支持全双工传送
（5）集线器和交换机都无法隔离广播域

三，路由器 router

路由：把一个数据包从一个设备发送到不同网络里的另一个设备上去。这些工作依靠路由器来完成。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

三，以太网MAC帧格式

MAC地址

在局域网中，硬件地址又称为物理地址或MAC地址（因为这种地址用在MAC帧中）
IEEE 802标准为局域网规定了一种48位的全球地址（一般都简称为“地址”)，是局域网中每一台计算机固化在网卡ROM中的地址
IEEE 的注册管理机构 RA 负责向厂家分配地址字段的前三个字节(即高位 24 位)
地址字段中的后三个字节(即低位 24 位)由厂家自行指派，称为扩展标识符，必须保证生产出的适配器没有重复地址

各大厂商MAC识别码:

http://standards-oui.ieee.org/oui/oui.txt

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

四，虚拟局域网 VLAN

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。每一个 VLAN 的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个 VLAN。虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网
优点

（1）更有效地共享网络资源。如果用交换机构成较大的局域网，大量的广播报文就会使网络性能下降。VLAN能将广播报文限制在本VLAN范围内，从而提升了网络的效能
（2）简化网络管理。当结点物理位置发生变化时，如跨越多个局域网，通过逻辑上配置VLAN即可形成网络设备的逻辑组，无需重新布线和改变IP地址等。这些逻辑组可以跨越一个或多个二层交换机
（3）提高网络的数据安全性。一个VLAN中的结点接收不到另一个VLAN中其他结点的帧

虚拟局域网的实现技术
（1）基于端口的VLAN
（2）基于MAC地址的VLAN
（3）基于协议的VLAN
（4）基于网络地址的VLAN

linux base

11.网络协议和管理（一）