diff --git "a/06 \346\236\227\346\231\227\345\270\214/20250320 OSI\347\254\254\344\272\214\345\261\202 \346\225\260\346\215\256\351\223\276\350\267\257\345\261\202.md" "b/06 \346\236\227\346\231\227\345\270\214/20250320 OSI\347\254\254\344\272\214\345\261\202 \346\225\260\346\215\256\351\223\276\350\267\257\345\261\202.md" new file mode 100644 index 0000000000000000000000000000000000000000..be9cea178f80f0cf7ac1390d8ab4589e012b7dd4 --- /dev/null +++ "b/06 \346\236\227\346\231\227\345\270\214/20250320 OSI\347\254\254\344\272\214\345\261\202 \346\225\260\346\215\256\351\223\276\350\267\257\345\261\202.md" @@ -0,0 +1,110 @@ +# 笔记 + +### 数据链路层 + +##### **数据链路层传送的是帧**,仅从此层观察帧的流动,核心设备是交换机(不需要配IP),在以太网上工作 + +#### 数据链路层使用的信道主要有以下两种类型: + +- **点对点信道**。这种信道使用**一对一**的点对点通信方式。 【单播】 +- **广播信道**。这种信道使用**一对多的广播通信方式**,因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多,因此必须**使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送**。【广播】 + +**链路**:一个节点到相邻节点的一段物理路线,而中间没有任何其他的交换节点 + +**数据链路 (data link)**:**除了物理线路外,还必须有通信协议来控制这些数据的传输**。 + +### 三个基本问题 + +封装成帧、透明传输、差错控制 + +#### **(1) 封装成帧** + +**封装成帧 (framing) 就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部,然后就构成了一个帧** + +首部和尾部的一个重要作用就是进行**帧定界** + +#### **(2) 透明传输** + +如果数据中的某个字节的二进制代码恰好和 SOH 或 EOT 一样,数据链路层就会错误地“找到帧的边界” + +**解决方法:字节填充 (byte stuffing) 或字符填充 (character stuffing)** + +#### **(3) 差错检测** + +在传输过程中可能会产生比特差错:1 可能会变成 0, 而 0 也可能变成 1 + +常见的有**奇偶校验码(PCC)和循环冗余校验(CRC)** + +### PPP 协议 + +PPP 协议有三个组成部分: + +- 一个将 **IP 数据报封装到串行链路的方法** +- **链路控制协议 LCP** (Link Control Protocol) +- **网络控制协议 NCP** (Network Control Protocol) + + + +# 作业 + +### 1、什么是VLAN + +**1. VLAN的定义** + +VLAN(Virtual Local Area Network,虚拟局域网)是一种将物理局域网划分为多个逻辑局域网的技术。它通过在交换机上创建不同的虚拟网络,将网络中的设备划分为不同的逻辑组,从而实现隔离和管理的目的。 + +**2. VLAN的工作原理** + +- **基于端口划分**:这是最常用的一种划分方式。交换机的每个端口可以被分配到不同的VLAN。例如,交换机有24个端口,可以将端口1 - 8划分到VLAN 10,端口9 - 16划分到VLAN 20,端口17 - 24划分到VLAN 30。同一VLAN内的设备可以直接通信,而不同VLAN之间的设备不能直接通信,除非通过路由器等设备进行路由转发。 +- **基于MAC地址划分**:这种方式是根据设备的MAC地址来划分VLAN。交换机会根据预先配置的MAC地址和VLAN的对应关系,将设备划分到相应的VLAN。这种方法的优点是设备可以在交换机的不同端口之间移动,而不会改变其所属的VLAN,但缺点是配置较为复杂,需要记录每个设备的MAC地址。 +- **基于协议划分**:交换机会根据数据帧所携带的协议类型来划分VLAN。例如,可以将运行TCP/IP协议的设备划分到一个VLAN,将运行IPX/SPX协议的设备划分到另一个VLAN。这种方式的优点是可以根据不同的协议类型进行灵活划分,但缺点是需要交换机能够识别和处理多种协议,对交换机的性能要求较高。 +- **基于子网划分**:这种方式是根据设备的IP地址所属的子网来划分VLAN。例如,将IP地址在192.168.1.0/24子网内的设备划分到一个VLAN,将IP地址在192.168.2.0/24子网内的设备划分到另一个VLAN。这种方式的优点是可以与IP子网划分相结合,便于网络管理和规划,但缺点是需要设备的IP地址和子网掩码配置正确,否则可能会导致设备无法正常通信。 + +**3. VLAN的作用** + +- **隔离广播域**:在传统的局域网中,广播数据帧会在整个网络中传播,占用大量的带宽资源。而通过划分VLAN,可以将广播域限制在同一个VLAN内,不同VLAN之间的广播数据帧不会相互传播,从而减少了广播流量,提高了网络的效率。 +- **增强网络安全**:VLAN可以将不同部门或不同业务的设备划分到不同的VLAN,限制了不同VLAN之间的直接通信,从而增强了网络的安全性。例如,将财务部门的设备划分到一个VLAN,将研发部门的设备划分到另一个VLAN,可以防止财务数据被研发部门的设备访问。 +- **灵活的网络管理**:VLAN可以根据不同的需求进行灵活划分和调整。例如,当有新的设备加入网络时,可以根据其所属的部门或业务将其划分到相应的VLAN,而不需要重新配置整个网络。 + +### 2、交换机长什么样,作用及其工作原理 + +### 一、交换机的作用 + +#### (一)连接网络设备 +- **基本功能** + - 交换机是局域网(LAN)中用于连接计算机、打印机、服务器等网络设备的核心设备。它能够为这些设备提供物理连接,使得它们可以相互通信。例如,在一个办公室的网络环境中,多台电脑通过网线连接到交换机,从而能够共享网络资源。 +- **扩展网络** + - 交换机还可以用来扩展网络的规模。当一个网络中有较多设备需要接入时,单个交换机的端口可能不够用。此时,可以通过级联(将多个交换机连接在一起)的方式,增加网络端口的数量,满足更多设备接入的需求。 + +#### (二)数据转发 +- **高效传输数据帧** + - 交换机的主要任务是接收来自一个端口的数据帧,并根据数据帧的目的地址(通常是MAC地址)将其转发到正确的端口。它能够快速地识别数据帧的源地址和目的地址,从而实现数据的快速转发。例如,当计算机A向计算机B发送数据时,交换机会根据计算机B的MAC地址,将数据帧从计算机A连接的端口转发到计算机B连接的端口。 +- **减少冲突域** + - 在传统的共享式以太网(如使用集线器的网络)中,所有设备共享一个冲突域,即当一个设备发送数据时,其他设备都必须等待,否则会发生数据冲突。而交换机可以将每个端口划分成一个独立的冲突域。这样,不同端口之间的数据传输不会相互干扰,大大提高了网络的效率。 + +#### (三)网络管理功能 +- **VLAN划分** + - 交换机支持VLAN(虚拟局域网)功能,可以将物理网络划分为多个逻辑网络。这有助于隔离不同部门或不同业务的流量,提高网络的安全性和管理效率。例如,企业可以将财务部门的设备划分到一个VLAN,将人力资源部门的设备划分到另一个VLAN,这样两个部门的网络流量不会相互干扰。 +- **端口镜像** + - 端口镜像是一种网络监控技术,交换机可以将一个或多个端口的流量复制到另一个端口。网络管理员可以利用这个功能,将网络流量复制到监控设备上,从而对网络进行实时监控和分析,及时发现网络故障或安全问题。 + +### 二、交换机的工作原理 + +![交换机](https://gitee.com/linhx0hx/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250320_1742441178.jpg) + +#### (一)数据链路层工作原理 + +- **MAC地址学习** + - 交换机工作在OSI模型的数据链路层,它通过学习设备的MAC地址来建立MAC地址表。当一个设备通过网线连接到交换机的端口并发送数据帧时,交换机会读取数据帧的源MAC地址,并将这个地址与对应的端口记录在MAC地址表中。例如,计算机A连接到交换机的端口1,当计算机A发送数据帧时,交换机就会将计算机A的MAC地址和端口1关联起来存储在MAC地址表中。这个过程是自动完成的,交换机通过不断地学习设备的MAC地址,来动态更新MAC地址表。 +- **基于MAC地址表的数据转发** + - 当交换机收到一个数据帧时,它会查看数据帧的目的MAC地址。然后在MAC地址表中查找这个目的MAC地址对应的端口。如果找到了对应的端口,交换机就会将数据帧转发到这个端口。如果在MAC地址表中没有找到目的MAC地址,交换机会将数据帧广播到除了接收端口之外的所有端口。例如,计算机A向计算机B发送数据帧,交换机在MAC地址表中查到计算机B的MAC地址对应端口2,那么交换机就会将数据帧从端口2转发出去。这种基于MAC地址表的数据转发方式,使得交换机能够高效地将数据帧发送到正确的目的设备。 + +#### (二)交换机的存储 - 转发、直通转发和碎片丢弃模式 + +- **存储 - 转发模式** + - 在这种模式下,交换机会先将整个数据帧接收并存储在缓冲区中。然后对数据帧进行错误检测(如检查帧的CRC校验码),如果数据帧没有错误,再根据MAC地址表进行转发。这种方式的优点是能够保证数据帧的完整性,提高数据传输的可靠性。但缺点是由于需要接收完整数据帧并进行处理,转发延迟相对较大。它适用于对数据完整性和可靠性要求较高的网络环境。 +- **直通转发模式** + - 直通转发模式下,交换机在接收到数据帧的前几个字节(通常包含目的MAC地址)后,就开始转发数据帧,而不会等待整个数据帧接收完成。这种方式的优点是转发速度快,延迟低。但缺点是由于不对接收的数据帧进行完整性检查,可能会转发错误的数据帧。它适用于对实时性要求较高的网络应用,如语音和视频通信。 +- **碎片丢弃模式** + - 这种模式是直通转发模式的一种改进。交换机会先接收数据帧的前64字节(因为以太网最小帧长度为64字节,小于64字节的帧被认为是碎片帧,可能是由于冲突产生的)。如果发现是碎片帧,就直接丢弃;如果不是碎片帧,就按照直通转发的方式进行转发。这种方式在一定程度上结合了直通转发的低延迟和存储 - 转发的可靠性,在实际应用中比较常见。 +