数据网络通信基础

网络通信的基本概念

网络通信：是指终端设备之间通过计算机网络进行的通信。

信息传递过程

关于信息的传递过程，最经典的解释莫过于我们的双十一网购过程。

想象我们在淘宝京东这样的网购平台下了一单商品，卖家需要将我们购买的东西邮寄给我们，而这个邮寄的过程就类似信息传递过程。

把我们网购的商品比作计算机所需要传递的信息或者数据；

首先卖家需要将我们购买的商品和其它赠送礼品等等物件打包放在盒子里，等待揽收。然后向快递员提供我们的姓名、电话、地址等信息，快递员会将它写在快递单中贴在盒子上，收下打包好的商品。这一步类似于信息传递过程中的封装。

快递公司通过快递单上的信息通过空运或者陆运到我们所在的城市，再由分拣人员根据快递单上的信息下发到离我们最近的快递点，再由快递小哥最终到我们的手上。这一步类似于信息传递过程中，信息或者数据通过交换机、路由器等设备在网络中传递。

通过打开包装盒，你就能查看你的商品和赠送的礼品等等。这一步类似于信息传递过程中的解封装。

这只是最通俗的一种解释方法，里面的具体实现也并非如此简单。

常见术语解释

术语	解释
数据载荷	我们想要传递的信息
头部	在数据载荷前面添加的信息段
尾部	在数据载荷后面添加的信息段
报文	网络中交换与传输的数据单元
封装	对数据载荷添加头部和尾部操作形成新的报文过程
解封装	除去报文头部尾部的操作获得数据载荷的过程

数据通信网络的基本概念

数据通信网络

一般指由路由器、交换机、防火墙、无线控制器、无线接入点以及个人电脑等设备构成的通信网络。其最基本的功能是实现数据互通。

网络设备简介

交换机

交换机一般来说是距离终端用户最近的设备,接入层的交换机一般为
二层交换机,又称为以太网交换机。

以太网交换机可以实现数据帧的交换、终端用户设备的接入、基本的接入安全、二层链路的冗余等功能。以前我们的家庭宽带一般就是从服务商放在小区里的交换机里接出，装宽带的师傅通常从小区里某个楼栋某一层的交换机里拉一根双绞线到我们家里，插上电脑来使用。真实的交换机图片可以在淘宝京东里搜索查看样式。

路由器

路由器是工作在网络层的典型设备,可以在因特网中进行数据报文转发。路由器根据所收到的报文的目的地址选择一条合适的路径,将报文传送到下一个路由器或目的地。
路由器可以实现维护路由表和路由信息、路由发现及路径选择、数据转发、隔离广播域等诸多功能，之后在实验中会一一演示。真实的路由器图片也可以在淘宝京东里搜索查看样式。

防火墙

防火墙用于控制两个网络之间的安全通信。它通过监测、限制、更改跨越防火墙的数据流,尽可能地对外部屏蔽网络内部的信息、结构和运行状况,以此来实现对网络的安全保护。

无线设备

在无线设备中,常见的设备有胖AP、瘦AP和无线控制器AC。
胖AP适用于家庭,独立工作,需单独配置,功能较为单一,成本低。
瘦AP适用于大中型企业,需要配合AC使用,由AC统一管理和配置,功能丰富。
无线接入控制器 (AC)一般位于整个网络的汇聚层,提供高速、安全、可靠的WLAN业务。提供大容量、高性能、高可靠性、易安装、易维护的无线数据控制业务,具有组网灵活、绿色节能等优势。

网络类型与网络拓扑

按照地理覆盖范围来划分，网络可以分为局域网 (Local Area Network)、城域网 (Metropolitan AreaNetwork) 和广域网 (Wide Area Network)。我做了一个表格总结一下网络类型。

网络类型	特点	作用
局域网	覆盖范围一般在几公里之内	是把分布距离较近的若干终端电脑连接起来。
城域网	城域网是较大型的局域网,需要的成本较高,但可以提供更快的传输速率	将同一城市内不同地点的主机、数据库以及局域网等连接起来
广域网	覆盖范围一般在几公里以上,可大至几十、几百或几千公里	把分布较远的若干局域网或城域网连接起来

现在来说，随着网络和底层传输介质的不断发展，我们一般很少提及城域网这一概念。

在我们搭建网络拓扑的过程中，我们通常会参考许多网络拓扑类型。下面表格我也总结了常见的基本网络拓扑类型：

网络拓扑类型	特点	优点	缺点
星型网络	所有节点通过一个中心节点连接在一起	易在网络中增加新的节点,易于实现网络的监控	中心节点的故障会影响到整个网络的通信。
总线型网络	所有节点通过一条总线连接在一起	某一节点的故障一般不会影响到整个网络的通信	总线故障会影响到整个网络的通信。某一节点发出的信息可以被所有其他节点收到,安全性低
环型网络	所有节点连成一个封闭的环形	节省线缆	增加新的节点比较麻烦
树形网络	树型结构是一种层次化的星型结构	易于扩充网络规模	层级越高的节点故障导致的网络问题会越严重
全网状型网络	所有节点都通过线缆两两互联	具有高可靠性和高通信效率	成本高，不易扩展
部分网状网络	同全网状型网络类似，但只是重点节点之间才两两互连	成本低于全网状网络	可靠性比全网状网络有所降低

在实际的组网过程中，我们通常都会根据成本、效率、可靠性等需求而采用多种拓扑形态相结合的方法。

网络参考模型

OSI参考模型

应用层	对应用程序提供接口
表示层	进行数据格式的转换
会话层	在通信双方之间建立、管理和终止会话
传输层	建立、维护和取消一次端到端的数据传输过程。控制传输节奏的快慢等
网络层	定义逻辑地址；实现数据从源到目的地的转发
数据链路层	将分组数据封装成帧；差错检测
物理层	在媒介上传输比特流

TCP/IP供学习模型

应用层
传输层
网络层
数据链路层
物理层

与OSI参考模型不同的是，TCP/IP供学习模型将OSI参考模型的会话层和表示层归纳到应用层里了。

TCP/IP实际使用模型

应用层
传输层
网际互连层（网络层）
网络接口层

TCP/IP实际使用模型则在TCP/IP供学习模型更加精简了一步，将物理层与数据链路层再次合并为一个网络接口层。

关于网络参考模型方面的知识很基础，也不难了解，涉及过这方面的小伙伴对此一定并不陌生，不了解的小伙伴只需要记住这三个模型，和每一层做什么即可。需要注意的是，因为OSI参考模型过于臃肿，且由于其它原因，并不是我们实际中使用的行业标准模型，一般使用的是TCP/IP的实际使用模型，另外网上关于这方面的讲解数不胜数，可以说是很经典的知识了。

TCP/IP常见协议

上面介绍了网络参考模型，我们使用的网络终端设备的数据通信都是遵循TCP/IP实际使用模型来运行，比如我发了一份数据给朋友，那么数据就会通过这些层次逐层封装，到朋友的终端时，也会依据模型反过来逐层解封装（还记得之前举的网购邮寄例子么？）
但是数据的种类这么多，我可能在QQ发数据，可能在微信发数据，也可能通过在邮箱发数据，难道不同机器的模型都用同一个"通道"来封装或者解封装数据么?不同终端怎么知道我的数据到底是给谁的?难道我们发给朋友的数据在网络上传递，能被所有小伙伴们的终端里的模型解封装，从而知道内容吗？这显然不符合常识和需求。
所以，模型之间的各层都有协议来保持功能正常运行且符合我们的需求，如我们发邮件时，若在应用层则使用的是SMTP协议。以此为例，大家可以将这些协议看作一个管家，如在应用层，SMTP协议会在25号端口专门处理提供邮件服务。FTP会在20、21号端口专门处理提供下载服务。当然，这只是应用层的协议，其他层次也有自己的协议供不同终端里的模型同层次之间的交流，下面总结一些TCP/IP模型各层次常见协议：

应用层：Telnet协议、FTP协议、TFTP协议、SNMP协议、HTTP协议、SMTP协议、DNS协议、DHCP协议等

传输层：TCP协议、UDP协议

网际互连层（网络层）：ICMP协议、IGMP协议、IP协议

数据链路层：PPPoE协议、Ethernet协议、PPP协议

这方面的知识也可以说是很经典了，可以百度搜索了解一下相关知识，比如以太网与MAC地址、ARP地址解析协议工作原理等等。其中TCP协议、UDP协议和IP协议是很重要的协议，应该要基本了解三者的报文格式、TCP协议的三次握手建立连接、四次挥手关闭连接相关的知识。

常见传输介质

关于常见的传输介质在网络飞速发展的时代，相信我们都不陌生，无非是双绞线、光纤、同轴电缆罢了，需要注意的只是他们的适用范围，双绞线作用范围较小，大约100米左右就极限了，一般用于搭建我们家庭，办公室的小范围局域网，但是也不能小看了双绞线，超五类的双绞线速度也能达到千兆左右哦。光纤的范围自然是比双绞线要广的，大概3Km是极限范围。有兴趣可以搜索了解一下，尝试自己制作双绞线加水晶头的接头，以前我在实习的时候做过，很有意思。

网络层协议及IP编址

网络层协议及IP编址这方面今天主要还是学习IP协议的相关知识，和上面的各个协议一样，IP协议也是非常经典的知识。可以百度学习，主要需要牢记IP报文格式相关知识与网络IP地址分类、了解IPV4地址概念、如何进行子网划分，基本掌握IP地址规划和IP地址的基本配置即可。

华为VRP系统

简介

华为VRP系统是华为公司数据通信产品的通用操作系统平台。通过eNSP模拟软件里的机器我们就可以体验。右击虚拟机器启动设备后，双击虚拟机器即可看到VRP操作系统平台，具体的也没啥好介绍的。会操作就行了。我在平台也找到一位前辈的文章写的很详细：https://blog.csdn.net/lycb_gz/article/details/17604615

操作命令

关于操作这方面，虽然我考研之前学过一遍，但是让我写也不知道该从哪里写和写些啥，只能等之后慢慢涉及到各种模拟实验再一一演示了，不过我在平台也找到有前辈写过这方面的博文，贴出一篇供大家参考：
https://blog.csdn.net/m0_47205804/article/details/106790049