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
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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）
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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）
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| 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、ICMP（ping）、ARP（IP→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
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| 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 → 192.168.1.1
- 11000000 = 128+64 = 192
- 10101000 = 128+32+8 = 168
- 00000001 = 1
- 地址范围：0.0.0.0 ~ 255.255.255.255
3. IP 地址分类
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| 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 | 128 | 16777214 |
| B 类 | 128~191.x.x.x | 中型网络 | 16384 | 65534 |
| C 类 | 192~223.x.x.x | 小型网络 | 2097152 | 254 |
| D 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 ~ 10.255.255.255
- B 类：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
- C 类：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255
- NAT：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 IP：192.168.1.65 ~ 126
- 广播地址：192.168.1.127
六、常用网络命令（Windows/Linux）
1. 查看 IP 配置
- Windows：
- ipconfig：查看 IP / 子网掩码
- ipconfig /all：查看完整信息（含 MAC、DNS、网关）
- ipconfig /release：释放 IP
- ipconfig /renew：重新获取 IP
- Linux：
- ip addr show：查看 IP
- ip 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.com
- TTL：数据包生存期，每过一个路由器减 1
3. 路由追踪
- Windows：tracert 目标 IP
- Linux：traceroute 目标 IP
4. 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 IP（8.8.8.8），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 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 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 |
