计算机网络参考模型与子网划分

一、计算机网络概述1. 什么是计算机网络地理位置分散的计算机通过通信设备与线路连接配合网络软件实现资源共享与信息交换的系统。3. 关键要点生活类比邮政寄信写信生成数据→ 装信封封装→ 贴邮票地址标记→ 投邮筒传输→ 邮局分拣路由→ 运输物理传输→ 送达解封装→ 收件2. 网络分类表格分类标准类型说明举例地理范围局域网LAN小范围一栋楼 / 一个办公室公司 / 学校内网城域网MAN覆盖一座城市城市政务网广域网WAN覆盖全球互联网传输介质有线网络网线、光纤办公室有线网无线网络WiFi、5G无线办公、手机上网3. 核心作用数据传输实现设备间的信息交互资源共享支持文件、打印机及计算资源的共享分布式处理通过多设备协同完成复杂任务二、OSI 七层参考模型理论标准1. 七层结构从上到下表格层数名称核心功能生活类比对应设备数据单位7应用层用户接口、网络服务浏览器 / 微信客服部提出寄件需求软件数据6表示层数据格式转换、加密、解密包装部打包贴标签软件数据5会话层建立 / 管理 / 断开会话调度部确认寄件时间方式软件数据4传输层端到端可靠传输、端口寻址快递员送到收件人防火墙、四层交换机数据段3网络层IP 寻址、路由选择分拣中心规划路线路由器、三层交换机数据包2数据链路层MAC 寻址、帧传输、差错检测运输车队装车运输交换机、网桥数据帧1物理层传输比特流电 / 光信号公路 / 铁路网线、光纤、网卡比特流2. 数据封装与解封装封装发送方数据从上层到下层每一层加头部信息应用层数据 → 传输层头 → 网络层头 → 链路层头 / 尾 → 物理层比特流解封装接收方数据从下层到上层逐层去掉头部还原原始数据下三层物理层、数据链路层、网络层负责数据传输上四层传输层应用层负责数据处理与用户交互笔记本电脑集成 OSI 七层全部功能三、TCP/IP 参考模型实际使用标准1. 四层结构与 OSI 对应表格TCP/IP 层次对应 OSI 层次核心协议设备应用层应用层 表示层 会话层HTTP、HTTPS、FTP、DNS、SMTP、SSH防火墙传输层传输层TCP、UDP四层交换机网络层网络层IP、ICMPping、ARPIP→MAC路由器网络接口层数据链路层 物理层以太网、PPP交换机、网卡2. TCP 与 UDP 对比表格特性TCP打电话UDP寄明信片连接性面向连接先建连再传输无连接可靠性可靠传输、不丢失、不重复不可靠、可能丢包速度较慢快适用场景网页、文件传输、邮件视频、游戏、语音直播四、IP 地址基础1. 概念IP 地址是网络中设备的唯一门牌号32 位二进制用点分十进制表示如 192.168.1.1。2. 二进制↔十进制转换规则8 位一组按 2 的幂次求和示例11000000.10101000.00000001.00000001 → 192.168.1.111000000 12864 19210101000 128328 16800000001 1地址范围0.0.0.0 ~ 255.255.255.2553. IP 地址分类表格类别地址范围适用场景网络数主机数A 类0~127.x.x.x大型网络12816777214B 类128~191.x.x.x中型网络1638465534C 类192~223.x.x.x小型网络2097152254D 类224~239.x.x.x组播——E 类240~255.x.x.x科研保留——4. 私有 IP vs 公网 IP公网 IP全球唯一互联网可直接访问像身份证号私有 IP内网使用仅局域网有效像公司工号私有 IP 段A 类10.0.0.0 ~ 10.255.255.255B 类172.16.0.0 ~ 172.31.255.255C 类192.168.0.0 ~ 192.168.255.255NAT内网设备通过公网 IP 访问外网前台转接5. 网关作用内网与外网的出入口不同网段互通的桥梁承担设备路由器、三层交换机五、子网划分基础1. 为什么要划分子网大网络广播域大易拥塞、不安全、难管理子网划分把大网切分为多个小网像大办公室分部门2. 子网掩码作用区分 IP 的网络位与主机位表示十进制255.255.255.0或 CIDR/24常用掩码对照表|CIDR | 子网掩码 | 网络位 | 主机位 | 可用主机数 || ---- | ---- | ---- | ---- | ---- ||/24|255.255.255.0|24|8|254||/25|255.255.255.128|25|7|126||/26|255.255.255.192|26|6|62||/27|255.255.255.224|27|5|30|3. 子网计算核心网络地址 IP 地址AND子网掩码可用主机范围网络地址 1 ~ 广播地址 - 1广播地址主机位全 1 的地址示例192.168.1.100/26掩码255.255.255.192网络地址192.168.1.64可用 IP192.168.1.65 ~ 126广播地址192.168.1.127六、常用网络命令Windows/Linux1. 查看 IP 配置Windowsipconfig查看 IP / 子网掩码ipconfig /all查看完整信息含 MAC、DNS、网关ipconfig /release释放 IPipconfig /renew重新获取 IPLinuxip addr show查看 IPip route show查看路由 / 网关2. 连通性测试ping 目标 IP / 域名测试网络通断示例ping 192.168.1.1、ping www.baidu.comTTL数据包生存期每过一个路由器减 13. 路由追踪Windowstracert 目标 IPLinuxtraceroute 目标 IP4. DNS 测试nslookup 域名测试域名解析ipconfig /flushdns刷新 DNS 缓存5. 子网计算工具Linux 安装apt install ipcalc使用ipcalc 192.168.1.100/26自动算网络 / 广播 / 可用 IP七、网络故障排查1. 无法 ping 通其他设备ping 本机网关判断内网是否通检查本机 IP、子网掩码、网关配置确认双方是否在同一网段检查防火墙是否拦截2. 能 ping 网关但不能上网ping 公网 IP8.8.8.8判断外网连通ping 域名判断 DNS 是否故障检查 DNS 配置刷新缓存检查网关 NAT 与防火墙策略3. 无法获取 IP检查网线 / 网卡状态重启 DHCP 客户端确认 DHCP 服务器正常八、核心知识点总结OSI 七层应用→表示→会话→传输→网络→数据链路→物理TCP/IP 四层应用→传输→网络→网络接口TCP 可靠慢网页 / 文件UDP 快不可靠直播 / 游戏IP 是设备门牌号子网掩码区分网段网关是内外网出口子网划分用于缩小广播域、提升安全与效率常用命令ipconfig、ping、tracert、nslookup特性TCPUDP连接性面向连接先建连再传输无连接可靠性可靠传输、不丢失、不重复不可靠、可能丢包速度较慢快适用场景网页、文件传输、邮件视频、游戏、语音直播