1. 网络基础概述
什么是计算机网络
计算机网络是一种将多个计算机系统和设备连接在一起的技术，目的是为了共享资源和信息。网络使得设备之间可以进行数据传输和通信，常见的网络包括局域网（LAN）、广域网（WAN）和城域网（MAN）。
网络的重要性
计算机网络在现代社会中发挥着重要作用。它们不仅在企业中用于资源共享和通信，还支持互联网，使得全球信息交流和商业活动变得更加便捷高效。网络促进了远程办公、电子商务、社交媒体和云计算的发展，对各行各业都有深远影响。
网络的基本功能
- 资源共享
- 定义：网络允许不同设备共享硬件资源（如打印机、存储设备）和软件资源（如应用程序、文件）。
- 作用：通过网络，用户可以从任何连接的设备访问共享资源，节省了硬件成本和资源，同时提高了工作效率。例如，公司内的多台计算机可以共享一台打印机，多个用户可以访问同一数据库或应用程序。
- 通信
- 定义：网络提供了设备之间的通信渠道，使得数据和信息可以快速传输。
- 作用：网络使得信息可以实时传递，支持电子邮件、即时消息、视频会议、VoIP电话等多种通信形式，促进了个人和企业之间的交流与合作。例如，员工可以通过电子邮件与同事沟通，远程工作者可以通过视频会议参与团队讨论。
- 数据管理
- 定义：网络帮助管理和存储数据，确保数据的安全性和完整性。
- 作用：网络中的数据管理系统可以集中存储和备份数据，提供数据恢复和冗余功能，保护数据免受丢失和损坏。通过网络，数据可以在多个设备之间同步，确保信息的一致性和及时性。例如，云存储服务可以自动备份文件，确保用户数据的安全。
- 访问控制
- 定义：网络可以设置权限，控制不同用户对资源的访问。
- 作用：通过访问控制机制，网络管理员可以设置不同用户的权限，确保只有授权用户才能访问敏感数据和关键资源，保护信息安全。例如，公司可以限制只有特定部门的员工才能访问财务数据，防止未经授权的访问。
- 负载均衡
- 定义：网络通过分配负载，优化资源使用，提高系统效率。
- 作用：负载均衡技术可以将网络流量分配到多个服务器或设备上，防止单个设备过载，提高系统的可靠性和响应速度。例如，电子商务网站可以使用负载均衡器将访问流量分配到多台服务器上，确保网站在高流量时仍能快速响应用户请求。
2.网络拓扑结构
网络拓扑是指网络设备的连接结构，它决定了数据传输的路径和方式。常见的网络拓扑有以下几种：
a. 总线型拓扑（Bus Topology）
- 定义：所有设备通过一条共享的通信线路（总线）连接。数据通过总线在网络设备之间传输。
- 作用：这种拓扑结构简单且成本低，但由于所有设备共享一条通信线路，网络的性能会随着设备数量的增加而下降。
b. 星型拓扑（Star Topology）
- 定义：所有设备都连接到一个中央设备（通常是交换机或集线器），通过中央设备进行通信。
- 作用：星型拓扑易于管理和维护，单个设备的故障不会影响整个网络，但中央设备的故障会导致整个网络的瘫痪。
c. 环型拓扑（Ring Topology）
- 定义：每个设备都连接到两个相邻的设备，形成一个环形结构。数据沿着环在网络中传输。
- 作用：环型拓扑可以减少数据碰撞，适合环路中的数据流动，但如果一个设备或连接出现故障，整个网络会受到影响。
d. 树型拓扑（Tree Topology）
- 定义：一种层次化的拓扑结构，由多个星型拓扑连接而成，形成树状结构。
- 作用：树型拓扑适用于大型网络，便于扩展和管理，但其结构复杂，中央节点的故障会影响其子节点。
e. 网状拓扑（Mesh Topology）
- 定义：每个设备都通过多个路径连接到其他设备，形成一个网状结构。
- 作用：网状拓扑提供了高冗余性和可靠性，任何单个连接或设备的故障不会影响整个网络，但这种拓扑结构成本高且复杂。
f. 混合型拓扑（Hybrid Topology）
- 定义：结合两种或多种不同类型的拓扑结构，以满足特定网络需求。
- 作用：混合型拓扑能够结合各种拓扑的优点，提供更高的灵活性和适应性，但设计和管理更为复杂。
3.网络协议基础
什么是网络协议
网络协议是一组规则和标准，用于定义在计算机网络中进行数据传输和通信的方式。它们确保不同设备和系统之间能够有效地互相理解和交流，保证数据传输的准确性和可靠性。网络协议涵盖了从物理连接到数据格式、传输速度、错误检测和纠正等各个方面。
OSI七层模型
OSI（Open Systems Interconnection）模型是一个抽象的网络通信模型，分为七层，每一层都有特定的功能和协议。七层模型包括：
- 物理层（Physical Layer）
- 功能：负责数据的物理传输，包括电压、电缆、光纤、无线电波等传输媒介。
- 典型设备：集线器（Hub）、中继器（Repeater）、网络适配器（Network Adapter）。
- 协议和标准：RS-232、V.35、10BASE-T、100BASE-TX、DSL。
- 数据链路层（Data Link Layer）
- 功能：负责建立、维护和释放数据链路，处理数据帧的传输、错误检测和纠正，以及媒体访问控制。
- 典型设备：交换机（Switch）、网桥（Bridge）。
- 协议和标准：Ethernet、PPP（Point-to-Point Protocol）、HDLC（High-Level Data Link Control）、802.11（Wi-Fi）。
- 网络层（Network Layer）
- 功能：负责数据包的路由和转发，实现网络间的互连，进行逻辑寻址和路径选择。
- 典型设备：路由器（Router）。
- 协议和标准：IP（Internet Protocol）、ICMP（Internet Control Message Protocol）、IGMP（Internet Group Management Protocol）、OSPF（Open Shortest Path First）。
- 传输层（Transport Layer）
- 功能：提供端到端的数据传输服务，负责数据的分段、重组和错误检测，保证数据传输的可靠性。
- 协议和标准：TCP（Transmission Control Protocol）、UDP（User Datagram Protocol）。
- 会话层（Session Layer）
- 功能：管理会话，建立、维护和终止通信会话，提供对话控制和同步功能。
- 协议和标准：NetBIOS、RPC（Remote Procedure Call）、SQL。
- 表示层（Presentation Layer）
- 功能：处理数据格式转换、数据加密解密、数据压缩等，确保不同系统间数据的互操作性。
- 协议和标准：SSL/TLS（Secure Sockets Layer/Transport Layer Security）、JPEG、MPEG、ASCII、EBCDIC。
- 应用层（Application Layer）
- 功能：提供网络服务和接口，直接与用户交互，支持应用程序的网络功能。
- 协议和标准：HTTP（HyperText Transfer Protocol）、FTP（File Transfer Protocol）、SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）、DNS（Domain Name System）。
TCP/IP四层模型
TCP/IP模型是实际应用中广泛使用的网络协议模型，分为四层：
- 网络接口层（Network Interface Layer）
- 功能：对应OSI模型的物理层和数据链路层，处理数据的物理传输和链路控制，负责网络接口的硬件和驱动。
- 协议和标准：Ethernet、Wi-Fi、PPP。
- 网络层（Internet Layer）
- 功能：负责数据包的路由和转发，实现不同网络之间的互连，进行逻辑寻址和路径选择。
- 协议和标准：IP（Internet Protocol）、ICMP（Internet Control Message Protocol）、ARP（Address Resolution Protocol）、RARP（Reverse Address Resolution Protocol）。
- 传输层（Transport Layer）
- 功能：提供端到端的数据传输服务，负责数据的分段、重组和错误检测，确保数据传输的可靠性和完整性。
- 协议和标准：TCP（Transmission Control Protocol）、UDP（User Datagram Protocol）。
- 应用层（Application Layer）
- 功能：提供网络服务和接口，直接与用户交互，支持应用程序的网络功能。
- 协议和标准：HTTP（HyperText Transfer Protocol）、FTP（File Transfer Protocol）、SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）、DNS（Domain Name System）、Telnet、SNMP（Simple Network Management Protocol）。
对比与联系
- 分层数量：OSI模型有七层，TCP/IP模型有四层。
- 细化程度：OSI模型更为细化，将应用层、表示层和会话层分开，而TCP/IP模型将这三层合并为一个应用层。
- 实际应用：TCP/IP模型在实际应用中更为广泛，尤其是在互联网中。OSI模型更多用于教学和理论研究，提供了网络通信的标准化框架。