CCNA初网基础笔记—网络通信基础

个人学习笔记记录

一、通信模型介绍

【协议】网络设备遵循这一系列“约定”对数据进行处理。

1. 协议使不同厂商的设备，不同CPU,不同操作系统之间，只要遵循相同的协议就能实现通信。
2. 不同协议用于定义不同网络的数据转发规则。
3. 局域网与广域网
   
   4.关注于逻辑数据关系的协议通常被称为上层协议。
   关注于物理数据流的协议通常被称为低层协议。

二、分层模型-OSI

应用层　　　　　抽象语言---->编码

表示层　　　　　编码---->二进制

会话层　　　　　应用程序提供会话地址 类似：QQ号码
*上三层就是应用程序对信息进程加工处理，直到可以被传输（相当于OSI"工厂"生产货物的车间）；
传输层　　　　　分段（受MTU限制）、提供端口号 TCP/UDP

网络层　　　　　 IPV4/IPV6； 主要用于逻辑寻址–IP地址

数据链路层　　　核心作用控制物理层工作； 以太网、PPP、HDLC、帧中继…

物理层

注：TCP除了提供分段、提供端号之外，还提供其他的，所以可靠，但是对带宽消耗大

UDP只提供分段和端号，不可靠，但是对带宽占用小

三、分层模型-TCP-IP

四、终端之间的通信

数据链路层控制数据帧在物理链路上传输

【数据帧】数据包在以太网物理介质上传播之前必须封装头部和尾部信息，封装后的数据包叫数据帧。

&这其中封装的信息决定了数据如何传输
&数据帧的传输时有两种格式，选择哪种格式由TCP/IP协议簇中的网络层决定
&为了更好的传递信息，在组装报文时，在数据载荷的前面添加的信息段统称为报文的头部

五、帧

1. 帧格式
   

【Type字段】标识以太网帧处理完成之后发送到哪个上层协议

.

数据帧传输：数据链路层基于MAC地址进行帧的传输。

2. 局域网上的帧可以通过三种方式发送.
   【单播】单一源端口发送目的端。
   
   【广播】只有IPV4使用，在IPV6没有广播
   
   缺点：产生大量流量，导致带宽利用率降低，进而影响网络的性能。
   使用场景：当需要网络中的所有都能接收到相同信息并进行处理的情况。

   【组播】比广播更高效
   

【任意播】只有IPV6使用，使用一个源主机最近的一个目的主机的单播

3. 数据帧的发送与接收
   

六、IP报文头部

头部信息：用于指导网络设备报文路由和分片，指导网络设备如何将报文从源设备发送到目的设备。

1、 VER（版本）：用于区分不同IP版本。如IPv4、IPv5、IPv6，用4bit表示，IPV4=0100
2、 HLEN（头部长度）：因为头部长度不固定（Option可选部分不固定），所以需要标识该分
组的头部长度多少，用4bit表示，以4byte为单位，取值范围：5-15，即20-40byte（其他字段也是类似的计算方式，因为bit位是不够表示该字段的值）
3、 Service type（Type of Service服务类型：TOS）：用来指定特殊的报文处理方式，又划分为IP precedenc和D/T/R和reserve保留字段，RFC2474的ToS取消了IP precedence字段而使用了DSCP，QoS里有描述，给QoS用来打标签。TOS字段历史：
4、 Total Length（总长度）：整个IP分组的长度，可用总长度减去头部长度获得实际报文数据的长度，取值范围0-65535byte，链路只允许1500byte，所以一般都需要MTU分片
5、 Identification（ID：标识符）：Fragment ID，通常与标记字段和分片偏移字段一起用于IP报文的分片。
当原始报文大小超过MTU，那么就必须将原始数据进行分片。每个被分片的报文大小不得超过MTU，而这个字段还将在同一原始文件被分片的报文上打上相同的标记，一边接收设备可以识别出属于同一个报文的分片，“类似于进程号”，有时候电信会用他来识别流量是否是同一台主机。
6、 Flags（标记）：
第1位没有被使用
第2位D是不分片位（DF），Do not fragment，顾名思义，不要分片，当DF位设置为1时，表示路由器不能对报文进行分片处理
第3位M表示还有后继分片（MF），More fragment，多分片，当路由器对报分进行分片时，除了最后一个分片的MF位设置为0外，其他所有分片的MF位均设置1，以便接收者直到收到MF位为0的分片为止
7、 Fragmentation offset（分片偏移）：标识某个分片在分组中的位置.
数据为何要分片（MTU）：任何一个物理网络都有一个最大的传输单元，物理介质传输的能力是有限制的，不可能一次可传无限的数据帧。
以太网最大的帧长为1518， IP报文1500byte + 帧头18byte = 1518byte
注意：Ethernet以太网跟802.3以太网有所区别，802.3是由IEEE指定的标准，比较复杂用的比较少，网卡一般两种都支持。
IP数据包的MTU值在各种物理线路环境下对应的MTU取值：(注意：不包含帧头和尾)
8、Time to live（TTL：生存时间）：也就是跳数的大小，即数据包能传多少跳
如ping命令里的TTL，根据操作系统的不同TTL默认最大取值也会有所不同， linxu为
TTL=255，win98为TTL=128，win7为TTL=64这都是由应用程序*决定的。
注意：TTL并不是一个真正时间值，因为分组的往返所花的时间（包括线路、路由器处理的时间），到底要设置TTL为多少是非常的困难的，所以用跳数来表示，而实际的往返时间计算保存在ICMP所封装的数据里。
最后的接收者是不需要检查该包的TTL值是否为0，因为没再转发的必要。==当报文中的TTL值为0时，报文将被丢弃。 ==
注意：该显示的TTL值是响应方的TTL值（响应方发送的响应包的TTL值，通过中间减跳后的最终显示在发送者终端上），而不是你自己的TTL值，所以通过ping看TTL值可以简单判断对方是什么操作系统

同一网段的数据转发通过数据链路层即可实现。
跨网段的数据转发使用网络设备的路由。

【分片】将报文分割成多过片段的过程。
接收端通过标识符，标记，片偏移字段对分片报文进行重组。

终端设备收到数据帧会如何处理？