Linux云计算 |【第二阶段】NETWORK-DAY1

主要内容：

计算机网络概述、网络拓扑结构、OSI参考模型、eNSP、交换机及原理

一、计算机网络概述

计算机网络是指将多台计算机或设备通过通信线路连接起来，以便它们能够相互交换信息和共享资源的系统。计算机网络的目的是实现数据通信和资源共享，从而提高工作效率和便利性。

• 硬件方面：通过线缆将网络设备和计算机连接起来；
• 软件方面：操作系统，应用软件，应用程序通过通信线路互连；

（实现资源共享、信息传递、增加可靠性、提高系统处理能力）

1、计算机网络的主要组成部分

2、计算机网络的类型

3、计算机网络的拓扑结构

4、计算机网络的应用

补充：关于WAN广域网和LAN局域网

广域网（WAN, Wide Area Network）和局域网（LAN, Local Area Network）是两种不同类型的计算机网络，它们在覆盖范围、技术特点、应用场景等方面存在显著差异。以下是WAN与LAN的主要区别：

二、网络设备及拓扑

• 网络设备厂商：华为、思科、爱立信...
• 路由交换设备：路由器（Router）、交换机（Switch）
• 网络拓扑结构：点对点型、星型及扩展星型、网状型

1）点对点拓扑结构（Point-to-Point Topology）

2）星型拓扑结构（Star Topology）

3）网状型拓扑结构（Mesh Topology）

三、OSI参考模型

OSI开放系统互连（Open System Interconnection）参考模型是一种概念性的框架，用于描述如何在通信系统中实现不同层级的数据传输。这个模型由国际标准化组织（ISO）开发，目的是为了提供一种理解网络通信方式的方法，并为不同的厂商和开发者提供一个共同的参考标准。

• 分层思想：将复杂的流程分解，进行简单化，更容易发现并针对性解决问题；
• 从低到高分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层；

1、OSI将计算机网络体系结构

第7层 应用层（（Application Layer）单位：报文Mseeage）

• 直接与用户交互，提供文件传输、电子邮件、打印等服务。
• 提供为应用软件而设的接口，以设置与另一应用软件之间的通信。例如: HTTP、HTTPS、FTP、TFTP、NTP、DNS、TELNET、SSH、SMTP、POP3等。

第6层 表达层（（Presentation Layer）单位：报文Mseeage）

• 表达层把数据转换为能与接收者的系统格式兼容并适合传输的格式。
• 负责数据格式化、加密解密以及压缩解压等功能

第5层 会话层（（Session Layer）单位：报文Mseeage）

• 控制会话的建立、管理和终止，确保数据传输的正确顺序。
• 负责在数据传输中设置和维护计算机网络中两台计算机之间的通信连接。

第4层 传输层（（Transport Layer）单位：数据段Segment）

• 实现可靠的端到端的数据传输能实现数据分段、传输和组装，还提供差错控制和流量／拥塞控制等功能。例如:传输控制协议（TCP）、用户传输协议（UDP）等。
• 提供端到端的数据传输服务，并确保数据的可靠性。

第3层 网络层（（Network Layer）单位：数据包Packet）

• 提供路由选择，即选择到达目的的主机的最优路径并沿着该路径传输数据包。网络层还具备功能：路由选择和中继、激活和终止网络连接、链路复用、差错检测和恢复、流量／拥塞控制等。例如：ICMP、IP、ARP
• 负责路由选择，将数据包从源地址转发到目的地址。

第2层 数据链路层（（Data Link Layer）单位：数据帧Frame）

• 提供节点间的数据帧传输，处理错误检测和纠正，例如以太网协议。
• 负责链路连接的建立、拆除和分离，差错检测、恢复，链路标识、流量／拥塞控制。将原始的传输线路转变成一条逻辑的传输线路，实现实体间二进制信息块的正确传输，为网络层提供可靠的数据信息。例如以太网、无线局域网（Wi-Fi）和通用分组无线服务（GPRS）等。分为两个子层：逻辑链路控制（logic link control，LLC）子层和介质访问控制（media access control，MAC）子层。例如：VLAN、TRUNK

第1层 物理层（（Physical Layer）单位：比特Bit）

• 定义了物理接口、电气特性、机械特性等，负责实际比特流的传输。
• 将数据转换为可通过物理介质传送的电子信号，为数据链路层实体提供建立、传输、释放所必须的物理连接并提供透明的比特流传输。包括了针脚、电压、线缆规范、集线器、中继器、网卡、主机适配器等。

2、封装与协议

在网络通信中，“封装”和“协议”是非常重要的两个概念，它们在数据传输过程中扮演着关键的角色。

1）封装 (Encapsulation)

封装是指在数据传输过程中，将高层的数据加上额外的信息（如头部和尾部）来形成一个适合在某一层传输的数据单元的过程。这些额外的信息包含了必要的控制信息，比如地址、校验码等，以确保数据能够正确地传输到目标位置。

封装过程示例：

解封装 (De-encapsulation)

当数据包沿着协议栈向上移动时，每一层都会去除自己添加的头部信息，这个过程称为解封装。这是封装的逆过程。

2）协议 (Protocol)

协议是一组规则或约定，它定义了两台设备之间如何交换数据。这些规则包括数据格式、控制信息、错误检测和纠正方法、同步机制等。

协议分类示例：

协议示例：

3）封装与协议的关系

封装和协议紧密相关，因为每一层的封装通常都会涉及一个或多个协议。例如：

综上所述，封装和协议是网络通信中不可或缺的部分，封装保证了数据的正确传输，而协议定义了如何进行封装和解封装。两者共同协作，确保数据能够从源端准确无误地传输到目的端。

四、eNSP软件介绍

eNSP是华为的图形化网络仿真平台，模拟器开启后界面，如图所示：

• 硬件设备（界面左侧区域），这里有许多种类的硬件设备（路由器、交换机、线缆、终端）
• 线缆设备连线（闪电符号），Auto-自动连接线，Copper-手动连接线

1）命令行视图

• 用户视图：<Huawei>
• 系统视图：[Huawei]
• 接口视图：[Huawei-Ethernet0/0/1]
• 协议视图：[Huawei-ospf-1]

视图间转换：quit命令、return命令、快捷键Ctrl+Z（回到用户视图）

例如：

<Huawei>     //用户视图
<Huawei> system-view    //切换系统视图
[Huawei]     //系统视图
[Huawei] interface ethernet0/0/1   //切换接口视图
（interface接口、Ethernet接口类型、0/0/1接口号）
[Huawei-Ethernet0/0/1]    //接口视图
[Huawei] ospf
[Huawei-ospf-1]    //输入相关路由协议命令即可进入到路由协议视图
[Huawei-ospf-1] quit   //退出

2）基本配置

① 配置主机名

<Huawei> system-view
[Huawei] sysname sw1
[sw1]

② 显示VRP版本

<Huawei> display version

③ 查看交换机配置（历史命令）

<Huawei> display current-configuration

④ 关闭/开启日志

[Huawei] undo info-center enable   //关闭日志
Info: Information center is disabled.
[Huawei] info-center enable   //开启日志
Info: Information center is enable.

⑤ 使用账户和密码登录终端

[sw1] aaa    //进入管理账户视图
[sw1-aaa] local-user test01 password cipher 123    //创建账户test01，加密秘密
Info：Add a new user.
[sw1-aaa] quit
[sw1] user-interface console 0    //进入用户控制台
[sw1-ui-console0] authentication-mode aaa    //激活账户

## 按【Ctrl + ]】可直接退出系统，然后测试刚刚创建的账户密码；##

Username:test01     //输入账号
Password:     //输入密码

⑥ 保存交换机配置

<sw1> save     //回答yes

⑦ 重启交换机设置

<sw1> reboot   //回答yes

⑧ 恢复设备出厂默认值

<sw1> reset saved-configuration
<sw1> reboot

⑨ 避免自动退出配置界面（空闲一段事件后默认控制台会话时间为10分钟，重回初始界面）

<sw1> system-view
<sw1> user-interface console 0
<sw1-ui-console0> idle-timeout 100

五、数据链路层

1）以太网MAC地址（物理地址、硬件地址）

• 作用：用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备
• 厂商对设备进行出厂时，自动配置MAC
• IP地址（十进制0～9，可按需修改），MAC地址（十六进制0～F，标识唯一）

2）以太网帧格式

• 数据链路层的协议数据单元

六、交换机介绍

交换机用来连接局域网的主要设备，能够依据以太网帧中目标地址智能的转发数据，因此交换机工作在数据链路层。

1）交换机的工作原理

• ① 学习：MAC地址表是交换机通过学习接受的数据帧的源MAC地址来形成的；
• ② 广播：如果目标地址在MAC地址表中没有，交换机向除接收到该数据帧的接口外的其它所有接口广播该数据帧；
• ③ 转发：交换机根据MAC地址表单播转发数据帧；
• ④ 更新：交换机MAC地址表的老化时间为300秒，无数据参数则丢弃，如果发现一个帧的入接口和MAC地址表中源MAC地址的所在接口不同，交换机将MAC地址重新学习到新的接口；

查看MAC地址表

<sw1> display mac-address

案例：

• PC1的IP地址：192.168.1.1，PC2的IP地址：192.168.1.2
• PC3的IP地址：192.168.1.3，PC4的IP地址：192.168.1.4

 查看MAC地址表

小结：

本篇章节为【第二阶段】NETWORK-DAY1 的学习笔记，这篇笔记可以初步了解到 计算机网络概述、网络拓扑结构、OSI参考模型、eNSP、交换机及原理。除此之外推荐参考相关学习网址：

• eNSP安装参考：华为 eNSP 模拟器安装教程（内含下载地址）_ensp下载-CSDN博客

Tip：毕竟两个人的智慧大于一个人的智慧，如果你不理解本章节的内容或需要相关笔记、视频，可私信小安，请不要害羞和回避，可以向他人请教，花点时间直到你真正的理解