网络学习笔记

发布于:2025-09-11 ⋅ 阅读:(14) ⋅ 点赞:(0)
ARP协议

在一个局域网内,当设备需要与其他设备进行通信时,它们使用的是IP地址来进行定位,但是网络中的通信实际上是基于MAC地址进行的。所以,当设备知道目标设备的IP地址时,需要通过ARP协议将该IP地址转换为对应的MAC地址,然后才能通过链路层进行通信

ARP: 将IP地址映射为MAC地址
MAC 地址是网络设备(如网卡、交换机端口)的物理地址,属于数据链路层,用于局域网内的设备身份识别。

ARP的流程:
  1. 设备A知道设备B的IP地址(例如 192.168.1.2),但不知道设备B的MAC地址。

  2. 设备A向网络广播一个ARP请求:“谁是192.168.1.2的MAC地址?”

  3. 设备B收到该请求,发现自己的IP地址是192.168.1.2,于是返回一个ARP响应,告知设备A它的MAC地址。

  4. 设备A保存设备B的MAC地址到ARP缓存,以后可以直接使用该地址进行通信

OSI七层模型
层次 名称 作用 主要协议/设备
第1层 物理层(Physical Layer) 负责数据的物理传输,如比特流的发送和接收。 集线器、网卡、电缆、无线传输等
第2层 数据链路层(Data Link Layer) 提供数据的可靠传输,处理错误检测与纠正,数据帧的封装与解封装。 交换机、网桥、Ethernet、MAC、PPP
第3层 网络层(Network Layer) 负责路由选择与数据包转发,确保数据在网络中正确到达目标。 路由器、IP、ARP、ICMP
第4层 传输层(Transport Layer) 确保数据的可靠传输,流量控制,数据分段与重组。 TCP、UDP、端口号
第5层 会话层(Session Layer) 管理设备间的会话,确保会话的建立、维护和终止。 NetBIOS、RPC
第6层 表示层(Presentation Layer) 数据的格式转换、加密、解密、压缩等,确保数据的兼容性。 ASCII、JPEG、GIF、TLS/SSL
第7层 应用层(Application Layer) 提供用户服务和应用程序接口,如文件传输、电子邮件、Web浏览等。 HTTP、FTP、SMTP、DNS、POP3、IMAP
二层交换机
  • 二层交换机通过MAC地址来转发数据,工作在数据链路层

  • 它利用MAC地址表来记住设备的位置,使用ASIC芯片高效地转发数据包。

  • 每个端口都在一个独立的冲突域中,避免了不同设备之间的冲突,提高了网络效率。

  • 交换机可以通过学习和记录MAC地址来不断优化数据转发路径。

MAC 地址老化时间,是交换机记住一个设备的 MAC 地址的时间。
如果交换机在这个时间内没有接收到来自这个 MAC 地址的数据包,它就会认为这个设备已经不在网络上了,于是把这个 MAC 地址从它的地址表中删除

RAID冗余磁盘
RAID级别 性能 冗余 存储效率 适用场景
RAID 0 无冗余 追求性能的应用,如视频编辑、游戏存储等
RAID 1 中等(写入较慢) 高(提供容错),可以容忍一个硬盘的故障,数据通过镜像复制可以恢复。 低(存储空间减半) 数据安全要求高的场合,如文件备份、企业数据等
HDM

HDM(Hardware Device Management硬件设备管理)是服务器的远程管理接口,用于远程开关机、查看硬件状态、配置 BIOS 等,无需物理接触服务器。

网段

网段,一组连续 IP 地址的集合,通过一个 IP 地址 和一个 子网掩码 来确定一个网段。网段包含了该网段内的所有 IP 地址,并通过掩码来划定每个网段的范围。
同一网段的设备,可以直接通信,可以通过 交换机 直接通信,无需经过路由器。如果要和其他网段的设备通信,就需要路由器来进行转发。

掩码

掩码的作用是确定 “哪些 IP 属于同一个网段(具有相同网络部分的 IP 地址属于同一个网段。)”

网关

网关,通常是路由器,起到连接不同网络的作用

  • 家里的 Wi-Fi 路由器上,通常会设置一个 网关地址(比如 192.168.1.1),这个地址是路由器的 IP 地址。

  • 当你在浏览器中输入网址(比如 www.google.com),你的电脑并不会直接联系到 Google。它会将请求发送到 网关(路由器),然后由路由器决定如何将请求转发到互联网中的 Google 服务器。

网关是连接不同网段的 “通道”

VLAN

VLAN(虚拟局域网) :将一个物理局域网(LAN)划分成多个逻辑上的子网的技术。它允许将不同的设备分组到同一个虚拟网络中,即使它们位于不同的物理位置,也能像在同一个局域网内一样进行通信。

为什么需要 VLAN?

  • 性能:减少广播流量,优化网络性能。
  • 增强局域网的安全性:不同VLAN内的报文在传输时是相互隔离的,即一个VLAN内的用户不能和其它VLAN内的用户直接通信。
  • 提高了网络的健壮性:故障被限制在一个VLAN内,本VLAN内的故障不会影响其他VLAN的正常工作。
网络地址

网络地址是由 IP 地址子网掩码 通过位运算得到

举个例子:

  • IP 地址:192.168.1.100 -> 11000000.10101000.00000001.00000000(二进制表示)

  • 子网掩码:255.255.255.0 -> 11111111.11111111.11111111.00000000(二进制表示)

对于 192.168.1.100,子网掩码 255.255.255.0 表示:

  • 网络地址部分是:192.168.1 (即前三个字节)

  • 主机地址部分是:100 (即最后一个字节)

通过与运算得出网络地址:192.168.1.0

11000000.10101000.00000001.00000000
AND
11111111.11111111.11111111.00000000
-----------------------------------
11000000.10101000.00000001.00000000

192.168.1.0/24 是一个IP地址子网掩码的表示法,属于CIDR表示方式。它由两个部分组成:网络地址192.168.1.0)和子网掩码/24)。
/24 表示子网掩码是 255.255.255.0,即网络部分占用 24 位,剩下 8 位用于主机。

  • 网络部分:IP地址的前 24 位用于标识该网络,所有属于同一网络的设备都会使用这相同的网络地址部分。

  • 主机部分:IP地址的后 8 位可以用来标识网络中的具体设备。

IP 地址与网络地址的区别

  • IP 地址:是设备在网络中的唯一标识符,用于与其他设备进行通信。

  • 网络地址:是通过 IP 地址和子网掩码计算得到的,标识该 IP 地址所在的网络。网络地址不是设备的地址,而是代表一个特定网段的地址,不能直接分配给设备。


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