计算机网络
章节概述
计算机网络是计算机技术与通信技术结合的产物。本章涵盖 OSI/RM 与 TCP/IP 分层模型、常见网络协议、IPv6、局域网与广域网技术、网络互连设备、网络工程规划与设计、网络存储技术（DAS/NAS/SAN）及综合布线系统。核心掌握七层模型各层功能、TCP/UDP 区别、IPv6 地址表示与网络分层设计。
知识结构框架
- 4.1 网络架构与协议
- 4.1.1 网络互联模型（OSI/RM 七层 + TCP/IP 四层）
- 4.1.2 常见网络协议（FTP/TFTP/HTTP/SMTP/DHCP/Telnet/DNS/SNMP、TCP/UDP、IP/ICMP/ARP/RARP）
- 4.1.3 IPv6（地址表示、压缩、类型、过渡技术）
- 4.2 局域网与广域网
- 4.2.1 局域网（星形/总线/环形/网状拓扑）
- 4.2.2 无线局域网（IEEE 802.11、3G/4G 技术）
- 4.2.3 广域网技术
- 4.2.4 网络接入技术（PSTN/ISDN/ADSL/FTTx+LAN/HFC）
- 4.3 网络互连与常用设备（中继器/网桥/路由器/网关/交换机、交换技术、路由协议）
- 4.4 网络工程（规划→设计→实施，核心层/汇聚层/接入层）
- 4.5 网络存储技术（DAS/NAS/SAN，FC SAN/IP SAN）
- 4.6 综合布线（7 个子系统）
核心概念定义
OSI/RM 七层模型
| 层次 | 主要功能 | 典型协议/设备 |
|---|---|---|
| 物理层 | 透明传输原始比特流 | 中继器、集线器 |
| 数据链路层 | 无差错帧传输，流量/差错控制 | 网桥、交换机 |
| 网络层 | 路由选择、拥塞控制、网络互联 | 路由器、IP |
| 传输层 | 端到端可靠数据传输 | TCP、UDP |
| 会话层 | 会话组织与同步（最薄，常省略） | — |
| 表示层 | 数据格式、编码、压缩 | — |
| 应用层 | 直接面向用户 | HTTP/FTP/SMTP/DNS |
TCP vs UDP
| 特性 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 连接 | 面向连接 | 无连接 |
| 可靠性 | 可靠（重发机制） | 不可靠 |
| 传输方式 | 全双工 | — |
| 适用场景 | 数据量少，可靠性要求高 | 数据量大，要求速度 |
常见协议端口号
- FTP：TCP 21（控制）/20（数据）
- TFTP：UDP
- HTTP：TCP
- SMTP：TCP
- DHCP：UDP，租约默认 8 天
- Telnet：TCP
- DNS：域名→IP 解析
- SNMP：基于 IP/IPX/AppleTalk
IPv6 要点
- 地址长度：128 位（IPv4 为 32 位）
- 表示：8 段 16 位十六进制，冒号分隔（如 2001:0da8:d001:0001:0000:0000:0000:0001）
- 压缩：前导 0 省略；连续 0 段用 :: 表示（每个地址仅一个 ::）
- 地址类型：单播、多播（组播）、泛播（任意播）；无广播
- 过渡技术：双协议栈、隧道技术（6to4/6over4/ISATAP）、NAT-PT
网络存储技术对比
| 技术 | 连接方式 | 存储级别 | 特点 |
|---|---|---|---|
| DAS | SCSI 直连服务器 | 块级 | 依赖服务器，难扩展，已基本被 NAS 替代 |
| NAS | 通过网络接口直连网络 | 文件级 | 独立于服务器，NFS/CIFS 协议，即插即用 |
| SAN | 专用交换机连接磁盘阵列与服务器 | 块级 | 高速专用子网，FC SAN/IP SAN(iSCSI) |
网络分层设计模型
- 核心层：高速转发，高可靠性、高吞吐量，提供骨干传输
- 汇聚层：策略控制、数据包处理、过滤，上行连接核心层
- 接入层：面向用户连接，低成本、高端口密度
综合布线 7 个子系统
工作区、配线子系统、干线子系统、建筑群子系统、设备间、进线间、管理。
路由协议分类
- 内部网关协议（IGP）：RIP、OSPF、IGRP、EIGRP
- 外部网关协议（EGP）：BGP（控制路由策略）
- 核心网关协议：GGP
- 按算法：距离向量协议、链路状态协议、平衡型协议
关键公式与模型
OSI/RM 与 TCP/IP 对应关系
OSI 七层：物理层 → 数据链路层 → 网络层 → 传输层 → 会话层 → 表示层 → 应用层
TCP/IP 四层：网络接口层(≈物理+链路) → 网络互联层(≈网络层) → 传输层 → 应用层(≈会话+表示+应用)
OSI 七层：物理层 → 数据链路层 → 网络层 → 传输层 → 会话层 → 表示层 → 应用层
TCP/IP 四层：网络接口层(≈物理+链路) → 网络互联层(≈网络层) → 传输层 → 应用层(≈会话+表示+应用)
DHCP 租约机制
默认租约 8 天 → 租约过半(50%)时申请续租 → 租约 87.5% 时联系其他 DHCP 服务器
IP 分配方式：固定分配、动态分配、自动分配
默认租约 8 天 → 租约过半(50%)时申请续租 → 租约 87.5% 时联系其他 DHCP 服务器
IP 分配方式：固定分配、动态分配、自动分配
ADSL 速率
G.DMT：下行 8Mbps / 上行 1.5Mbps（需分离器）
G.Lite：下行 1.5Mbps / 上行 512Kbps（无需分离器）
G.DMT：下行 8Mbps / 上行 1.5Mbps（需分离器）
G.Lite：下行 1.5Mbps / 上行 512Kbps（无需分离器）
章节图表
