HCIA-数据通信基础

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本篇笔记是根据B站上的视频教程整理而成，感谢UP主的精彩讲解！如果需要了解更多细节，可以参考以下视频：

https://www.bilibili.com/video/BV1rdT6zQEMg/?spm_id_from=333.788.videopod.episodes&vd_source=e539f90574cdb0bc2bc30a8b5cb3fc00&p=6https://www.bilibili.com/video/BV1rdT6zQEMg/?spm_id_from=333.788.videopod.episodes&vd_source=e539f90574cdb0bc2bc30a8b5cb3fc00&p=6

一、通信与网络

1、华为设备图标简介

2、网络通信基本概念

网络通信：指终端设备（如电脑、手机、打印机等）之间通过计算机网络进行的通信

3、常见术语

术语说明
数据载荷最终想要传递的信息
报文网络中交换与传输的数据单元
头部在数据载荷的前面添加的信息段
尾部在数据载荷的后面添加的信息段
封装对数据载荷添加头部和尾部，新成新的报文的过程
解封装去掉报文的头部和尾部，获取数据载荷的过程
网关提供协议转换、路由选择、数据交换等功能的网络设备
路由器为报文选择传递路径的网络设备
终端设备数据通信系统的端设备，作为数据的发送者或接收者

4、数据通信网络基本概念

数据通信网络：是由路由器、交换机、防火墙、无线控制器、无线接入点等网络设备，以及个人电脑、网络打印机、服务器等终端设备共同构成的通信网络。其核心功能是实现设备之间的数据互通

5、网络设备

5.1、路由器

路由器是一种网络层设备，负责根据报文的目的地址选择最佳路径，将数据报文转发到下一个路由器或直接送达目的地。它广泛应用于局域网、城域网和广域网中，实现不同网络之间的通信。

  • 实现同类型网络或异地网络之间的通信
  • 隔离广播域
  • 维护路由表（Routing Table）、运行路由协议
  • 路径（路由信息）选择、IP报文转发
  • 广域网接入、网络地址转换
  • 连接通过交换机组建的二层网络
5.2、防火墙

防火墙是一种网络安全设备，用于控制两个网络之间的安全通信。它通过监测、限制和更改跨防火墙的数据流，保护内部网络不受外部威胁的侵害

  • 隔离不同安全级别的网络
  • 实现不同安全级别的网络之间的访问控制（安全策略）
  • 用户身份认证
  • 实现远程接入功能
  • 实现数据加密及虚拟专用网业务
  • 执行网络地址转换
  • 其他安全功能
5.3、无线设备

二、网络类型与网络拓扑

1、局域网、城域网、广域网

  • 局域网（LAN）：在小范围内（如几千米内）由计算机、服务器和网络设备组成，例如公司办公网络、网吧或家庭网络
  • 城域网（MAN）：覆盖城市范围的网络，如宽带城域网、教育城域网或电子政务专网
  • 广域网（WAN）：覆盖大范围（几十到几千公里），连接多个城市或国家，典型例子是因特网（Internet）

例：教育行业中的局域网、城域网、广域网：

2、网络拓扑

网络拓扑（Network Topology）是指用传输介质（例如双绞线、光纤等）互连各种设备（例如计算机终端、路由器、交换机等）所呈现的结构化布局 。

2.1、网络拓扑形态

三、网络参考模型与标准协议

1、OSI七层参考模型

7.应用层对应用程序提供接口
6.表示层转换数据格式，确保数据可识别和理解
5.会话层建立、管理、终止通信会话
4.传输层建立端到端传输，控制节奏，调整排序
3.网络层定义逻辑地址；实现数据从源到目的地的转发
2.数据链路层封装数据为帧，实现点对点通信，检测差错
1.物理层传输bite流，提供机械和电气规范
1.1、应用层（PDU：Data）
  • HTTP（TCP/80）：超文本传输协议，用于网页浏览
  • Telnet（TCP/23）：远程登录协议，用于远程管理
  • FTP（TCP/20,21）：文件传输协议，用于文件共享
  • SMTP（TCP/25）：简单邮件传输协议，用于电子邮件服务
  • TFTP（UDP/69）：简单文件传输协议
1.2、传输层（PDU：segment段）

传输层接收应用层数据，封装成传输层PDU（Segment，段），并为应用层提供端到端（Port to Port）的连接支持

  • TCP（传输控制协议）：一种面向连接的、可靠的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义
  • UDP（用户数据报协议）：一种简单的无连接的传输层协议，由IETF的RFC 768定义
1.3、网络层（PDU：Packet包）

负责主机到主机的数据传递，提供逻辑地址（如IPv4、IPv6），并负责数据包的寻径和转发，常见协议包括ICMP（错误检测）和IGMP（组播管理）

1.4、数据链路层（PDU：Frame（帧））

向上为网络层的IP、IPv6等协议提供服务，向下依赖物理层传输数据。主要功能包括组帧、物理编址和差错控制。以太网是最常见的数据链路层协议，其他还有PPPoE、PPP等

1.5、物理层（PDU：比特流）

负责将数字信号转换为光信号、电信号或电磁波信号，传输比特流（Bitstream）。它规范了线缆、针脚、电压、接口等物理特性，常见的传输介质包括双绞线、光纤和电磁波

2、TCP/IP参考模型

2.1、常见协议（协议地图）：

https://info.support.huawei.com/info-finder/info_RedisUX/format/viewSubFormatPageIFrame?lang=zh&domain=0https://info.support.huawei.com/info-finder/info_RedisUX/format/viewSubFormatPageIFrame?lang=zh&domain=0

3、TCP协议三次握手建立连接

TCP协议通过三次握手建立连接，确保双方都准备好进行数据传输

4、TCP协议四次握手关闭连接

TCP协议通过四次握手关闭连接，确保数据传输完成且双方都已准备好断开连接

5、TCP协议滑动窗口机制

6、地址解析协议ARP的工作原理

地址解析协议ARP：根据已知的IP地址解析获得其对应的MAC地址

ARP的工作原理：

四、数据通信过程

1、发送方数据封装

2、中间网络数据传输

封装好的完整数据，将会在网络中被传递

3、接收方数据解封装

五、总结

  • 不论是OSI参考模型还是TCP/IP参考模型，都采用了分层的设计理念
    • 各个层次之间分工、界限明确，有助于各个部件的开发、设计和故障排除
    • 通过定义在模型的每一层实现什么功能，鼓励产业的标准化
    • 通过提供接口的方式，使得各种类型的网络硬件和软件能够互相通信，提高兼容性
  • 数据的产生与传递，需要各个模块之间相互协作，同时每个模块又需要“各司其职”。

 学习永无止境，让我们共同进步！！ 

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