一、前言
一个运维有时也要和网络打交道，所以具备最基本的网络知识，对一个运维人员来说是必要的。但，对于我们的工作来说这些并不是重点，因此，我不可能从最基础的网络知识开始讲起。本节内容更多是从一个梳理和总结的角度进行阐述。如若同学们遇到不懂，或不明白的地方，那么你要留心了，你有很多基础性的网络知识还不具备，我建议从网上有针对性的学习一下。
二、网络基础学习体系
网络的知识体系是一个庞大的体系，涉及到路由交换、安全、无线、语言、数据中心等多个方面，所以有很多的内容需要学习和了解。
思科课程体系的大致浏览（CCNA），虽然知识不多，培训周期一般在1周左右，但涵盖了大部分的知识内容，对于初步理解网络知识，掌握网络的相关配置，基本上已经非常满足了，特别是系统运维人员。
| 第1单元 | 第2单元 | 第3单元 | 第4单元 |
|---|---|---|---|
| 网络基础 | 路由协议 | 二层交换网络 | WAN网络和IPv6 |
| OSI七层模型 | IP路由原理 | VLAN | 串行点到点链路 |
| TCP／IP简介 | 静态路由 | VTP | 帧中继网络 |
| 子网划分 | 默认路由 | STP | IPv6简介 |
| Cisco IOS设备 | 动态路由 | 单臂路由 | |
| 管理网络环境 | 用户访问列表初步管理IP流量 |
说明：
对于系统运维人员，以上知识可以都学习一下，CCNA的学习难度不是很大，而且学习周期较短，对于快速成为一个系统运维工程师中，网络搞的最好的，就足够了。
如果时间精力有限，建议学习以下知识，作为步入网络知识的基石
- 网络基础知识：涉及到网络的发展历程，网络一些名词概念，路由交换。
- OSI七层模型的介绍
- TCP／IP协议簇的简介，包含TCP／IP三次握手和四次挥手的过程
- VLSM可变长子网的概念
三、网络重点知识总结性梳理
1. 网络拓扑
指构成网络的成员间特定的物理的，即真实的，或者逻辑的，即虚拟的排列方式。
如果两个网络的连接结构相同，我们就说它们的网络拓扑相同，尽管它们各自内部的物理接线、节点间距离可能会不同。
实质上网络拓扑就是类似于网络设备组成的一个连接图，通过设备的连接图可以判断设备的链接情况，便于出现故障时，根据拓扑图更快的定位故障点。
对于配置网络设备之前，一定要对网络设备进行规划，也就是网络设备如何进行链接，进而形成一个网络设备的连接图，即网络拓扑（类似于网络设备规划的地图）。
2. 网络的概念与发展
网络的演变发展过程：
- 简单的网络，是由两根网线将两个网络设备连接起来
- 在简单的网络环境中，就出现了IP地址的概念，类似于人的名字一样，便于互联访问；IP地址作为网络中的任意一个节点的标识符出现在网络中。
- 互联的网络，由于网络规模的壮大，就需要一个更科学的网络拓扑，因此出现了HUB（是一个总线）
- 但是HUB会出现冲突域的概念，某一时段，HUB接口中，只能有一个用户建立数据链路，和目的端进行通信，其他接口出于监听的状态（CSMA/CD技术）
- 介入设备越多，冲突几率越大
- 由于冲突域的问题，随着网路的发展，引入了交换机设备
- 交换机（switch，意为“开关”)是一种用于电信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。
- 最常见的交换机是以太网交换机
- 其他常见的还有：电话语音交换机、光纤交换机等
3. 交换机switch
交换机（switch，意为“开关”)是一种用于电信号转发的网络设备。
它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。
- 最常见的交换机是以太网交换机
- 其他常见的还有：电话语音交换机、光纤交换机等
作用和特点：
- 在一个交换机的端口上所连接的所有终端设备，均在一个网段上（称为一个广播域），并且一个网段会有一个统一的网络标识，会产生广播消耗设备CPU资源
- 交换机可以隔离冲突域，每一个端口就是一个冲突域
- 终端用户的设备接入：路由器指的不是家用的路由器，而是网络中的终端设备，非网络工程师很少见
- 基本的安全功能：如MAC地址的绑定功能
- 广播域的隔离（VLAN）：VLAN，virtual LAN，在同一个广播域中分隔多个小的广播域，降低广播风暴的影响
广播域的介绍
广播方式不会根据需要传输或接收消息，而是在一个网段中全部机器都要进行无条件接收，因此当广播信息大量产生时，会耗费网段机器的CPU资源，来接收广播信息，即所谓的广播风暴。
两个不同的广播是不能进行通信的，因为所属在不同的两个网段中。
提示：相同的网段就是一个统一的网络标识。
4. 路由器router
常用的路由协议：OSPF路由协议，大企业RIP，静态路由route。
CISCO，广域网、公网互联需要路由器，路由器不转发私网地址。
路由器的实质是 隔离广播域，是两个广播域之间信息互通，也就是使两个不同的网段之间互相连通。
路由器的作用和特点：
- 路由协议的转发：
- 路由类似于现实生活中从A地到B地可能需要先不行，再坐车，再坐飞机才能到达B地。这个的整个过程在网络中对应数据的传递过程就称为路由。
- 因此，一个数据信息跨越不同的网段传递到目的地址，就可以把传递数据的过程称为路由，也可以看做每条传递数据的路径
- 数据转发，会维护一个路由表（相当于一个地图）
- 路由器会作为网关
- 一般会在网络出口的位置摆放一台路由器
- 广域网链路支持
协议
http协议，tcp/ip协议族
- tcp/ip 协议的三次握手和四次断开过程
- http协议的工作原理（拔高）
四、网络层次结构的划分
1. 园区网简单介绍
2. 网络的层次说明
核心层：
核心层的功能主要是 实现骨干网络之间的优化传输，骨干层设计任务的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输
汇聚层：
汇聚层是楼群或小区的信息汇聚点，是连接接入层和核心层的网络设备，为接入层提供数据的汇聚、传输、管理、分发处理。
汇聚层为接入层提供基于策略的连接，如：地址合并、协议过滤、路由服务、认证管理等。
通过网段划分（如VLAN）与网络隔离可以防止某些网段的问题蔓延和影响到核心层。
汇聚层同时也可以提供接入虚拟网之间的互联，控制和限制接入层对核心层的访问，保证核心层的安全和稳定。
接入层：
接入层通常指网络中直接面向用户连接或访问的部分。
接入层的目的是 允许终端用户连接到网络，因此接入层交互机具有低成本和高端口密度特性。
3. OSI网络模型概念
OSI的概念：
open system interconnect 开放系统互联参考模型，是由ISO（国际标准化组织）定义的。
是个灵活的、稳健的和可互操作的模型，并不是协议，是用来了解和设计网络体系结构的。
OSI模型的目的：
规范不同系统的互联标准，使两个不同的系统能够较容易的通信，而不需要改变底层的硬件或软件的逻辑。
OSI模型分为7层：
OSI把网络按照层次分为7层，由下到上分别为：
- 物理层
- 数据链路层
- 网络层
- 传输层
- 会话层
- 表示层
- 应用层
为什么分为7层？
- 上层分为（boos 秘书 商务）：秘书可以负责将信息进行编码，然后将数据加密和压缩等，将boss的信息传递给商务部
- 传输层（销售部、采购部），作为一个传输的通道，进行长期的连接，可以将从上层获得的流量进行一个分段
- 进行连接会话的建立，并且可以是可靠的连接
- 将上层的数据进行分块/分段
- 网络层（邮局）：将流量送到目的地，是一个寻址的概念，并且把上层分好段的设备进行一个打包
- 数据链路层：将打包的设备运输到家门口，进行拆包，分给公司内部的每个人，也负责将上层的打包分派给底层的搬运工
- 物理层：就相当于搬运工。
OSI层模型的结构：
可以依靠OSI参考模型，作为一个通信的依据。
- 应用层：应用程序及接口
- 表示层：对数据进行转换、加密和压缩
- 会话层：建立、管理和中止会话
- 传输层：提供可靠的端到端的报文传输和差别控制
- 网络层：将分组从源端传送到目的端；提供网络互连
- 数据链路层：将分组数据分装成帧；提供节点到节点方式的传输
- 物理层：在媒体上传输比特；提供机械和电气的规约
| 层次 | 说明 | 功能/协议 |
|---|---|---|
| 应用层 | 应用程序及接口，类似于公司的老板 | 提供应用程序的接口FTP telnet http pop3等 |
| 表示层 | 对数据进行转换，加密和压缩 | 将上层的数据进行转换和编译压缩为标准的文件，如jpg，gif，ascii码等 |
| 会话层 | 建立，管理和终止会话 | |
| 传输层 | 提供可靠的端到端的报文传输和差错控制，实质上就是负责建立连接的 | TCP UDP 建立可靠和非可靠连接将上层的数据进行分段处理 |
| 网络层 | 将分组从源端传送到目的端，提供网络互联 | 实质上就是提供路由寻址（IP协议）将上层分段的数据进行打包 |
| 数据链路层 | 将分组数据封装成帧，提供节点到节点的传输 | 帧就是本地局域网中传输数据的一个单元，负责在局域网内部的点对点的寻址 |
| 物理层 | 在媒体上传输比特 | 就是底层的链路介质的规范 |
特点说明：
- OSI 模型每层都有自己的功能集
- 层与层之间相互独立又互相依靠
- 上层依赖于下层，下层为上层提供服务
1. OSI层次--应用层
- 为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务
常见的应用层协议：
- http(80), ftp(20/21), smtp(25), pop3(110), telnet(23), dns(53)等
2. OSI层次--表示层
- 数据的解码和编码
- 数据的加密和解密
- 数据的压缩和解压缩
3. OSI层次--会话层
- 建立、维护和管理应用程序之间的会话
功能：
- 对话控制
- 同步
4. OSI层次--传输层
- 负责建立端到端的连接，保证报文在端到端之间的传输
传输层的功能：
- 服务点编址、分段与重组、连接控制、流量控制、差错控制。
5. OSI层次--网络层
- 负责将分组数据从源端传输到目的端
网络层作用：
- 为网络设备提供逻辑地址
- 进行路由选择、分组转发
网络层：对应设备有路由器。
路由器的作用：
- 广播、组播控制
- 对数据做寻址、选择到达目的的网络的最佳路径
- 流量管理
- 连接广域网 WAN
IP 地址的概念说明：
根据地址的概念，来举例介绍网络号和主机号的概念，以及路由寻址和路由的概念。
6. OSI层次--数据链路层
- 在不可靠的物理链路上，提供可靠的数据传输服务，把帧从一跳（结点）移动到另一跳（结点）。
数据链路层的功能：
- 组帧、物理编址、流量控制、差错控制、接入控制
数据链路层：MAC 层-IEEE 802.3 协议，MAC地址是48bit
IP地址是三层地址，那么 mac地址就是 二层地址。
全球网络设备唯一的地址作用的域不同：IP作用在不同的网络之间，MAC地址作用在相同的网络内部MAC地址 48位的地址，采用16进制表示
MAC地址是硬件地址，IP地址会被看做是逻辑地址
数据链路层：对应设备有交换机
7. OSI层次--物理层
- 负责把逐个的比特从一跳（结点）移动到另一跳（节点）
物理层的功能：
- 定义接口和媒体的物理特性
- 定义比特的表示、数据传输效率、信号的传输模式（单工、半双工、全双工）
- 定义网络物理拓扑（网状、星型、环型、总线型等拓扑）
就是将逐个的bit进行传输的过程。
网络物理连接介质：网线
要连接局域网，网线是必不可少的。
在局域网中常见的网线主要为双绞线。
双绞线是由许多对线组成的数据传输线。
它的特点就是价格便宜，所以被广泛应用，如我们常用的电话线等。它是用来RJ45水晶头相连的。
制作规范：
568A 不怎么用了
568B 线序：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕
网络物理连接截止：光纤线
8. OSI层次模型总结
9. OSI 网际互联
传输过程说明：
假设A用户要传输数据给B用户，并且A用户和B用户是在两个不同的网段中
- 数据请求从A的应用层发出，传输到表示层进行数据的编译、加密、压缩
- 表示层将数据发送到会话层
- 传输层由端口号的概念用于识别上层的服务，并且将上层的服务进行分段，并且用于保持A-B之间的通信连接，以及连接的可靠性【TCP】
- 在网络层将数据进行打包，并在打包后的数据前面，定义目标IP地址和源地址IP地址【IP】
- 在数据链路层进行再加工，在加工后的数据假面定义目标MAC和源MAC地址【MAC】
- 在物理层，最终将数据变化为机器识别的10101的二进制编码，在网线上进行传输
- 到了路由器要对数据进行转发，依次会解压数据的信息，获得到目标IP网段，路由器是依据IP地址转发数据的，所以工作在3层，因此收到数据包，要先将二进制码转换为帧，再将帧转换为ip数据包，对ip数据包目标地址进行寻址
- 根据路由表确认到相应的传输接口后，会再将数据打包好进行传输
- B收到数据后，再依次解包，收到相应的数据，反之亦然。
10. OSI互联数据包封装过程
封装的过程，就是从上至下，将数据进行打包的过程，并且在每一层加上相应的字段进行标识。
11. OSI互联数据包解封装过程
提问：A--B传输的过程，具体 IPA -- IPB，macA--macB的传输过程进行思考
4. TCP/IP协议簇（DoD参考模型）
- 传输控制协议（tcp/ip）簇是相关国防部DoD所创建的，主要用来确保数据的完整性以及在毁灭性战争中维持通信
- 是由一组不同功能的协议组合在一起构成的协议簇
- 利用一组协议完成OSI所实现的功能
1. TCP/IP 协议簇中的相关协议
TCP/IP协议簇--应用层：
TCP/IP协议簇--主机到主机层：
TCP与UDP对比：
TCP相关报文结构：
- 源端口：即本地发起连接的端口
- 目标端口：即要访问的服务的端口
- 序列号：因为传输层会将上层的数据进行分段，因此需要对分段数据进行编号，同时也便于数据的重组
- 验证号：用于对数据的进行验证
UDP相关报文结构：
TCP/UDP端口号（1-65535）
- 在没有特殊指定情况下，源端口随机分配，目标端口使用知名端口
- 应用客户端使用的源端口号一般为系统中未使用的且大于1023的
- 目标端口号为服务器端应用服务的进程，如：telnet为23