以太网和交换机原理
以太網和交換機原理
1. 進制轉換
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二進制轉換為十進制
二進制數從低位到高位（即從右往左）計算例：將二進制的(10010110)B轉換為十進制的步驟如下：1. 第0位 1 x 2^0 = 0； 2. 第1位 1 x 2^1 = 2； 3. 第2位 1 x 2^2 = 4； 4. 第3位 0 x 2^3 = 0； 5. 第4位 1 x 2^4 = 16； 6. 第5位 0 x 2^5 = 0； 7. 第6位 0 x 2^6 = 0； 8. 第7位 1 x 2^7= 128；9. 讀數，把結果值相加，0+2+4+0+16+0+0+128=150，即(10010110)B=(150)D。 -
二進制轉換成十六進制
2. MAC地址
- 媒體訪問控制地址，是網卡及設備接口的物理地址
- 出廠就固定，不能更改
- 是以太網獨有的地址
- 6個字節，48位長度
- 前24位是OUI(組織唯一標識符)，后24位是供應商自己分配;
3. 網絡三種通信方式
- 單播通信：一對一
- 組播通信:一個對多個
- 廣播通信:一個對網絡中的所有人
- 源地址只能是單播地址
- 目的地址可以是單播地址、組播地址、廣播地址
- MAC地址的高8位是0，代表是單播地址
- MAC地址的高8位是1，代表是組播地址
- MAC地址的48位都是1，代表是廣播地址，就是:FF-FF-FF-FF-FF-FF
4. 以太網幀格式
在數據鏈路層，要封裝幀，對于以太網來說，有以下2種格式幀
- 標準以太網幀：
- **格式:**目的MAC地址（6字節)、源MAC地址(6字節)、類型(2字節）、數據(46-1500字節)、FCS校驗(4字節)
- IEEE 802.3幀
5. 交換機原理
- 交換機是工作在數據鏈路層，其認識以太網幀
- 交換機根據收到的以太網幀進行轉發
- 交換機轉發數據幀的核心是MAC地址表
- MAC地址表可以由管理員手動配置
- MAC地址表也可以由交換機動態學習得到
- MAC地址表記錄的是MAC地址和交換機接口的對應關系
- 交換機工作原理
- 交換機根據收到的數據幀的源MAC地址，構建MAC地址表;根據目的MAC地址進行轉發決定;
- 交換機收到已知單播幀，從相應的端口進行轉發即可;
- 交換機收到未知單播幀、組播幀、廣播幀，除接收端口外，向其他所有的接口進行泛洪;
- 交換機收到一個數據幀，發現還要從同一個接口轉發，交換機會過濾掉這個數據幀;
- 交換機工作在混雜模式中
- 對于通信雙方來說，交換機是透明的，是透明網橋工作原理。
第三章：IP地址詳解
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IP地址屬于邏輯地址，是可以任意修改的
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4個字節，32位
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點分十進制來表示
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IP編址是更好的設計網絡的基礎
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IP地址分為兩部分
- 網絡位部分
- 如果2個IP地址的網絡位一樣，則在同一網絡
- 主機位部分
- 主機位不能全為0，也不能全為1
- 主機位全是0，表示網絡ID，主機位全是1，表示這個網絡的廣播ID
- 網絡位部分
一、IP分類
- A類：第一個字節（1-126）是網絡位，取值范圍是1-123
- B類：前2個字節是網絡位，且第一個字節必須是二進制 的10開頭，所以第一個字節的取值范圍是128-191
- C類：前3個字節是 網絡位，且第一個字節必須是二進制的110開頭，所以第一個字節的取值范圍是192-223
- D類：沒有網絡位和主機位的說法，用于組播通信地址，第一個字節的 取值范圍是224-239
- E類：用于科學研究之類，第一個字節的取值范圍是240-255
1. 私網地址
- 10.0.0.0-----10.255.255.255
- 172.16.0.0-------172.31.255.255
- 192.168.0.0------192.168.255.255
2. 特殊地址
- 127.0.0.0-----127.255.255.255
- 0.0.0.0
- 255.255.255.255
二、 子網掩碼（netmask）
子網掩碼用于區分網絡部分和主機部分，即計算機使用其來判斷IP地址處于哪個網絡中
- 子網掩碼也是4個字節，32位
- 子網掩碼中的1所對應的位為網絡位，子網掩碼中的0所對應的位為主機位
- 計算機如何判斷自己的IP地址和目標地址是否在相同網斷？
- 使用的二進制**‘與’**運算方式
- 1和1的結果是1
- 1和0的結果是0
- 0和0的結果是0
- 計算機用自己的IP地址和自己的子網掩碼進行’與’運算，得到一個結果，然后用目的IP地址和自己的子網掩碼進行‘與’運算，又得到一個結果，如果2個結果相同，則為相通網絡通信，否則為不同網絡通信。
- 不同網絡通信需要網關
- 使用的二進制**‘與’**運算方式
三、 子網劃分
子網劃分本質就是把大網絡拆成小網絡，以便滿足企業IP規劃需求，讓其更合理。
1. 借位
- 借位，指的就是把原本的主機位借給網絡位使用，這樣網絡位變長，主機位變短，網絡
也就變小了。 - 借位后，如果原先的網絡是24位的，現在變成了25位的
- 借了1位，可以劃分出來2個網絡
- 主機位由原來的8位變成了7位
- 主機位全為0全為1的地址代表這個新網絡的網絡ID和廣播ID
- 所以可用主機個數就變成了2的7次方減去2，為126個可用主機。
- 子網間距：指的就是相鄰子網之間的距離。先要判斷變化的是IP的哪個字節，這個字節剩幾個主機位，子網間距就等于2的幾次方。
- 172.16.0.0/18
四、 可變長子網劃分-VLSM
- VLSM：可變長子網劃分。就是將子網再進一步進行劃分。
五、 CIDR：無類域間路由
CIDR突破了傳統IP地址的分類邊界，將路由表中的若干條路由匯聚為一條路由，減少了路由表的規模，提高了路由器的可擴展性。
1. 路由匯總
將多個子網匯總成一個大網，方法就是找網絡ID的相同部分即可。
六、 IP編址
- 唯—性：地址不能中突、網絡不能沖突
- 可擴展性：適應未來網絡的擴展，需要有提前量的規劃
- 連續性：子網要連續，可以做精確路由匯總，提高路由效率
- 實意性：通過IP合理編址，可以定位問題所在位置
1. IP規劃注意：
- 設備互聯地址：一般使用30位地址段
- 管理地址
- 網關地址
- 當規劃公司內網時一定使用私網IP地址段
總結
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