模块 1：当今网络

第一次课

  • 1.1 网络影响着我们的生活

    • 主机设备角色

      • 服务器（Server）：安装专用软件，提供 Web、电子邮件等服务。
      • 客户端（Client）：通过软件请求并显示服务器信息（如 Chrome 浏览器）。
      • 对等网络（P2P）：设备同时充当客户端和服务器，适用于小型场景。
        • 优点：易安装、成本低、适合简单文件 / 打印机共享。
        • 缺点：无集中管理、安全性差、不可扩展、性能受限。

  • 1.2 网络组件

    网络由设备、介质、服务三类组件构成，硬件与软件协同实现通信

    1. 设备（物理硬件）

      • 终端设备：通信的源 / 目的地，带唯一地址（如台式机、笔记本、IP 电话、打印机）。
      • 中间设备：连接终端设备 / 网络，保障数据传输（如路由器、LAN 交换机、防火墙、无线路由器）。

    2. 介质（传输通道）

      • 三类主流介质及特点
        • 铜缆（网线 / 同轴电缆）：编码为电脉冲，成本低、易部署。
        • 光纤（玻璃 / 塑料）：编码为光脉冲，传输速度快、抗干扰。
        • 无线：通过电磁波传输，无需物理线缆，覆盖灵活。
      • 介质选择标准：传输距离、安装环境、数据量 / 速度需求、成本（设备 + 安装）。

    3. 服务（软件程序）

      • 网络应用服务：如电子邮件托管、Web 托管（用户可见）。
      • 通信过程：引导数据传输的底层功能（用户不可见，核心支撑）。

  • 1.3 网络表示方式和网络拓扑

    • 网络符号：用规范图标表示设备（终端 / 中间设备）、介质（有线 / 无线），Cisco 强调符号规范性。
    • 关键接口概念
      • 网络接口卡（NIC）：终端设备的物理连接硬件（有线 / 无线网卡）。
      • 端口（Port）：设备上的连接接口，介质通过端口连接设备。
      • 接口（Interface）：路由器等设备连接不同网络的专用端口（与 “端口” 可互换）。
    • 两类拓扑图
      • 物理拓扑图：记录设备、电缆的物理位置（如机房机架布局、教室设备摆放）。
      • 逻辑拓扑图：记录设备逻辑配置（IP 地址、端口、组信息、服务器软件），与物理位置无关。

  • 1.4 常见网络类型

    • 主要网络类型
      • LAN（局域网）：覆盖有限区域（家庭、学校、办公楼），由个人或组织管理，带宽高（有线达 100Gbps，无线达 4.8Gbps）。
      • WAN（广域网）：覆盖广泛地理区域，连接多个 LAN，由服务提供商管理，链路速度相对较慢（分给用户的带宽有限）。
    • 其他类型：
      • WLAN（无线局域网）：无线连接的 LAN，为实验重点。
      • MAN（城域网）：覆盖范围介于 LAN 和 WAN 之间（如城市）。
      • SAN（存储区域网络）：专注于数据存储、检索和复制。
    • 核心网络概念
      • Internet：全球网络集合，无所属权，依赖统一技术标准（由 IETF、ICANN 等机构维护）。
      • 内联网（Intranet）：组织私有网络，仅授权人员访问。
      • 外联网（Extranet）：向外部合作方（供应商、客户）开放的安全访问通道。
    • 术语规范：特指全球系统时用 “Internet”（大写），泛指多个网络互联用 “internet”（小写）。

  • 1.5 Internet 连接

    家庭 / 小型办公室与企业的 Internet 连接方式不同，带宽和稳定性需求决定选择

    • 家庭 / 小型办公室连接方式（按常用度排序）
      • 光宽带：主流选择，带宽高（如下行 1000M、上行 30M），支持电视、电话等服务。
      • 同轴电缆：有线电视服务商提供，高带宽、始终联网。
      • DSL（数字用户线路）：通过电话线，ADSL（下载 > 上传）为常用类型。
      • 移动电话：依赖手机网络（4G/5G），受信号和设备限制。
      • 卫星：适用于无有线连接区域，需清晰视线（如北斗、天通卫星通信）。
      • 拨号电话：成本低、带宽低，仅适用于临时移动访问。
    • 企业连接方式（侧重高带宽、专用性）
      • 商用光宽带：上下行带宽更均衡（如下行 1000M、上行 300M）。
      • 专用租用线路：保留电路，稳定但昂贵（如学校机房）。
      • 以太网 WAN：将 LAN 技术扩展到 WAN，复用 LAN 优势。
      • SDSL（对称 DSL）：上传与下载速度一致，适配企业需求。
      • 卫星：作为有线解决方案的备用选项。

  • 1.6 可靠网络

    可靠网络需满足容错、可扩展性、QoS、安全性四大基本要求

    • 容错能力：通过冗余路径实现，一条链路故障时可快速切换备份链路，减少影响。
    • 可扩展性：支持新增用户 / 应用，不降低现有服务质量（如新增网络无缝接入 Internet）。
    • 服务质量（QoS）：管理网络拥塞，为不同流量分配优先级（如语音通信优先于网页浏览）。
    • 安全性：保护网络基础设施和数据，需满足机密性（仅授权访问）、完整性（数据不篡改）、可用性（授权用户可及时访问）。

  • 1.7 网络趋势

    BYOD、协作、视频、云计算重塑网络使用场景，家庭网络向智能化发展

    • 四大核心趋势
      • BYOD（自带设备）：个人设备访问企业 / 园区网络，提升灵活性（如学生用手机连校园网）。
      • 在线协作：工具（如 Cisco Webex）支持即时连接，全球广泛应用（如 G20 峰会使用）。
      • 视频通信：成为远程协作关键，覆盖通信、协作、娱乐场景。
      • 云计算：数据 / 应用存储于云端，类型包括公共云、私有云、混合云、定制云。
        • 延伸概念：雾计算（数据集中在网络边缘）、霾计算（劣质云 / 雾计算，存在安全或稳定性问题）。
    • 家庭网络趋势
      • 智能家居：设备互联自动化（如手机控制家电）。
      • PLC（电力线通信）：利用电线传输数据，解决 WiFi 盲区（如 TP-LINK HyFi 套装）。
      • 无线宽带：包括 WISP（无线 ISP）和基于移动通信技术（4G/5G 等）的无线服务，适用于农村或无有线宽带的区域。

  • 1.8 网络安全

    网络面临内外部双重威胁，需针对性部署安全解决方案

    • 安全威胁分类
      • 外部威胁：病毒 / 蠕虫 / 特洛伊木马、间谍软件 / 广告软件、零日攻击、黑客攻击、DoS 攻击、数据拦截、身份盗窃。
      • 内部威胁：占数据泄密事件的 70%，包括设备丢失、员工误操作、恶意行为。
    • 安全解决方案
      • 家庭 / 小型办公室：防病毒 / 反间谍软件、防火墙过滤（主机级或路由器基础过滤）。
      • 企业 / 大型网络：专用防火墙、访问控制列表（ACL）、入侵防御系统（IPS）、虚拟专用网络（VPN）。