以太网（以太网网络电缆被拔出什么意思）

前言

大家好，云智能知识分享，正文开始前先问问：你对OSI和TCP/IP这种基础陌生吗？下面我们一起来看下有哪些知识点？

正文

据观察，哪怕是理论基础薄弱的，也会多少知道它。

为啥呢？

因为，OSI和TCP/IP是很基础但又非常重要的知识，很多知识点都是以它们为基础去串联的，作为底层，掌握的越透彻，你理解上层时会越顺畅。

比如，今天这篇网络基础科普，就是根据OSI层级去逐一展开的。

有很多想入门的小友问过：

到底怎么才可以在自己空闲时间去稍微入个门？

有没有什么比较完整的理论基础资料，可以发个来看看？

于是今天，就准备了这两个内容。

一个就是本篇文章，36张图以太网，涵盖了大部分基础的网络技术点。

深度不够，广度来凑，非常建议身为网络工程师的你收藏+反复阅读。

01

计算机网络基础

01计算机网络的分类

按照网络的作用范围：广域网（WAN）、城域网（MAN）、局域网（LAN）；

按照网络使用者：公用网络、专用网络。

02计算机网络的层次结构

TCP/IP四层模型与OSI体系结构对比：

03层次结构设计的基本原则

04计算机网络的性能指标

速率：bps=bit/s

时延：发送时延、传播时延、排队时延、处理时延

往返时间RTT：数据报文在端到端通信中的来回一次的时间。

02

物理层

物理层的作用：

连接不同的物理设备，传输比特流。该层为上层协议提供了一个传输数据的可靠的物理媒体。简单的说，物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。

物理层设备：

信道的基本概念：信道是往一个方向传输信息的媒体，一条通信电路包含一个发送信道和一个接受信道。

03

数据链路层

01数据链路层概述

数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。

该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。

有关数据链路层的重要知识点：

封装成帧：“帧”是数据链路层数据的基本单位：

透明传输：“透明”是指即使控制字符在帧数据中，但是要当做不存在去处理。即在控制字符前加上转义字符ESC。

02数据链路层的差错监测

差错检测：奇偶校验码、循环冗余校验码CRC

03最大传输单元MTU

最大传输单元MTU(Maximum Transmission Unit)，数据链路层的数据帧不是无限大的，数据帧长度受MTU限制.

路径MTU：由链路中MTU的最小值决定。

04以太网协议详解

MAC地址：每一个设备都拥有唯一的MAC地址，共48位，使用十六进制表示。

以太网协议：是一种使用广泛的局域网技术，是一种应用于数据链路层的协议，使用以太网可以完成相邻设备的数据帧传输：

局域网分类：

Ethernet以太网IEEE802.3

以太网帧结构

MAC地址（物理地址、局域网地址）

04

网络层

网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送，具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。数据交换技术是报文交换（基本上被分组所替代）：采用储存转发方式，数据交换单位是报文。

网络层中涉及众多的协议，其中包括最重要的协议，也是TCP/IP的核心协议——IP协议。IP协议非常简单，仅仅提供不可靠、无连接的传送服务。IP协议的主要功能有：无连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。

与IP协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP。

具体的协议我们会在接下来的部分进行总结，有关网络层的重点为：

1、网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。此外，网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能；

2、基本数据单位为IP数据报；

3、包含的主要协议：

4、重要的设备：路由器。

路由器相关协议：

01IP协议详解

IP网际协议是 Internet 网络层最核心的协议。

虚拟互联网络的产生：实际的计算机网络错综复杂；物理设备通过使用IP协议，屏蔽了物理网络之间的差异；当网络中主机使用IP协议连接时，无需关注网络细节，于是形成了虚拟网络。

IP协议使得复杂的实际网络变为一个虚拟互联的网络；并且解决了在虚拟网络中数据报传输路径的问题。

其中，版本指IP协议的版本，占4位，如IPv4和IPv6；

首部位长度表示IP首部长度，占4位，最大数值位15；

总长度表示IP数据报总长度，占16位以太网，最大数值位65535；

TTL表示IP数据报文在网络中的寿命，占8位；

协议表明IP数据所携带的具体数据是什么协议的，如TCP、UDP。

02IP协议的转发流程

03IP地址的子网划分

A类（8网络号+24主机号）、B类（16网络号+16主机号）、C类（24网络号+8主机号）可以用于标识网络中的主机或路由器，D类地址作为组广播地址，E类是地址保留。

04网络地址转换NAT技术

用于多个主机通过一个公有IP访问访问互联网的私有网络中，减缓了IP地址的消耗，但是增加了网络通信的复杂度。

NAT 工作原理：

从内网出去的IP数据报，将其IP地址替换为NAT服务器拥有的合法的公共IP地址，并将替换关系记录到NAT转换表中；

从公共互联网返回的IP数据报，依据其目的的IP地址检索NAT转换表，并利用检索到的内部私有IP地址替换目的IP地址，然后将IP数据报转发到内部网络。

05ARP协议与RARP协议

地址解析协议 ARP（Address Resolution Protocol）：为网卡（网络适配器）的IP地址到对应的硬件地址提供动态映射。可以把网络层32位地址转化为数据链路层MAC48位地址。

ARP 是即插即用的，一个ARP表是自动建立的，不需要系统管理员来配置。

RARP(Reverse Address Resolution Protocol)协议指逆地址解析协议，可以把数据链路层MAC48位地址转化为网络层32位地址。

06ICMP协议详解

网际控制报文协议（Internet Control Message Protocol），可以报告错误信息或者异常情况，ICMP报文封装在IP数据报当中。

ICMP协议的应用：

07网络层的路由概述

关于路由算法的要求：

正确的完整的、在计算上应该尽可能是简单的、可以适应网络中的变化、稳定的公平的。

自治系统AS：

指处于一个管理机构下的网络设备群，AS内部网络自治管理，对外提供一个或多个出入口，其中自治系统内部的路由协议为内部网关协议，如RIP、OSPF等；自治系统外部的路由协议为外部网关协议，如BGP。

静态路由：

人工配置，难度和复杂度高；

动态路由：

08内部网关路由协议之RIP协议

路由信息协议 RIP(Routing Information Protocol)【应用层】，基于距离-向量的路由选择算法，较小的AS（自治系统），适合小型网络；RIP报文，封装进UDP数据报。

RIP协议特性：

09内部网关路由协议之OSPF协议

开放最短路径优先协议 OSPF(Open Shortest Path First)【网络层】，基于链路状态的路由选择算法（即Dijkstra算法），较大规模的AS ，适合大型网络，直接封装在IP数据报传输。

OSPF协议优点：

RIP与OSPF的对比（路由算法决定其性质）：

10外部网关路由协议之BGP协议

BGP（Border Gateway Protocol）边际网关协议【应用层】：是运行在AS之间的一种协议,寻找一条好路由：首次交换全部信息，以后只交换变化的部分,BGP封装进TCP报文段。

05

传输层

第一个端到端，即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。

此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。

传输层的任务是根据通信子网的特性，最佳的利用网络资源，为两个端系统的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责端到端的可靠数据传输。

在这一层，信息传送的协议数据单元称为段或报文。

网络层只是根据网络地址将源结点发出的数据包传送到目的结点，而传输层则负责将数据可靠地传送到相应的端口。

有关网络层的重点：

01UDP协议详解

UDP(User Datagram Protocol: 用户数据报协议)，是一个非常简单的协议。

UDP协议的特点：

UDP数据报结构：

首部:8B，四字段/2B【源端口 | 目的端口 | UDP长度 | 校验和】 数据字段：应用数据

02TCP协议详解

TCP(Transmission Control Protocol: 传输控制协议)，是计算机网络中非常复杂的一个协议。

TCP协议的功能：

TCP协议的特点：

TCP报文段结构：

最大报文段长度：报文段中封装的应用层数据的最大长度。

TCP首部：

TCP标记的作用：

03可靠传输的基本原理

基本原理：

差错检测：利用编码实现数据包传输过程中的比特差错检测