计算机网络

计算机网络基础

TODO：本文为目录，后续使用连接补全。

一、网络模型

1. OSI模型

• 七层架构：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层

2. TCP/IP模型

• 四层架构：网络接口层、网络层、传输层、应用层

二、数据通信基础

1. 信号与编码

• 模拟信号与数字信号
• 编码技术：曼彻斯特编码、NRZ编码等

2. 调制解调

• 调制：AM、FM、PM
• 解调：解调器、调制器

3. 传输介质

有线介质

• 双绞线（Twisted Pair）
• 同轴电缆（Coaxial Cable）
• 光纤（Optical Fiber）

无线介质

• 无线电波（Radio Waves）
• 微波（Microwaves）
• 红外线（Infrared）

三、数据链路层

1. 数据链路层基本概念

• 帧（Frame）
• 错误检测与纠正
  • CRC校验（Cyclic Redundancy Check）
  • 奇偶校验（Parity Check）
• 流量控制与拥塞控制
  • 停止等待协议（Stop-and-Wait Protocol）
  • 滑动窗口协议（Sliding Window Protocol）

2. 局域网（LAN）

• 以太网（Ethernet）
  • CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）机制
  • MAC地址（Media Access Control Address）
• 无线局域网（WLAN）
  • Wi-Fi协议（IEEE 802.11）
  • CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）

3. 交换技术

• 交换机（Switch）
  • 硬件转发（Hardware Forwarding）
  • 交换表（Switching Table）

四、网络层

1. 网络层基础

• IP地址
  • IPv4地址（32位）
  • IPv6地址（128位）
  • 公有IP与私有IP
  • 子网划分与CIDR
    • 子网掩码（Subnet Mask）
    • CIDR（Classless Inter-Domain Routing）

2. 路由与转发

• 路由协议
  • 静态路由（Static Routing）
  • 动态路由（Dynamic Routing）
    • 距离矢量路由协议（如RIP - Routing Information Protocol）
    • 链路状态路由协议（如OSPF - Open Shortest Path First）
    • BGP（边界网关协议，Border Gateway Protocol）

3. NAT（网络地址转换）

• 静态NAT
• 动态NAT
• PAT（端口地址转换，Port Address Translation）

五、传输层

1. 传输层协议

• TCP（传输控制协议，Transmission Control Protocol）
  • 可靠传输
  • 三次握手与四次挥手
  • 流量控制与拥塞控制
• UDP（用户数据报协议，User Datagram Protocol）
  • 无连接的传输
  • 应用场景：实时视频、语音传输等

2. 端口与套接字

• 端口号（Port Number）
• 套接字（Socket）
  • TCP套接字
  • UDP套接字

3. 流量控制与拥塞控制

• 滑动窗口协议
• 慢启动算法（Slow Start）
• 拥塞避免机制（Congestion Avoidance）

六、应用层

1. 应用层协议

• HTTP/HTTPS（超文本传输协议/安全超文本传输协议）
• FTP（文件传输协议，File Transfer Protocol）
• SMTP（简单邮件传输协议，Simple Mail Transfer Protocol）
• DNS（域名系统，Domain Name System）
• DHCP（动态主机配置协议，Dynamic Host Configuration Protocol）
• SNMP（简单网络管理协议，Simple Network Management Protocol）

2. 网络应用

• Web服务
  • HTTP请求与响应
  • RESTful架构
• 邮件服务
  • POP3/IMAP协议

七、网络安全

1. 加密与认证

• 对称加密
  • AES、DES
• 非对称加密
  • RSA、ECC
• 散列函数
  • SHA、MD5
• 数字签名与证书
  • CA证书（Certificate Authority）

2. 网络攻击与防御

• 常见攻击类型
  • DDoS攻击（分布式拒绝服务攻击）
  • 中间人攻击（Man-in-the-Middle Attack）
  • SQL注入（SQL Injection）
• 防御措施
  • 防火墙（Firewall）
  • 入侵检测系统（IDS，Intrusion Detection System）
  • VPN（虚拟专用网络，Virtual Private Network）

八、无线网络与移动通信

1. 无线网络协议

• Wi-Fi（IEEE 802.11）
• 蓝牙（Bluetooth）
• ZigBee

2. 移动通信

• 2G/3G/4G/5G网络架构
• 蜂窝网络原理
• 漫游与切换

九、现代网络技术

1. 云计算与虚拟化

• 云服务模型
  • IaaS（基础设施即服务）
  • PaaS（平台即服务）
  • SaaS（软件即服务）
• 虚拟化技术
  • 虚拟机
  • 容器（如Docker）

2. 软件定义网络（SDN）

• 控制平面与数据平面分离
• OpenFlow协议

3. 网络功能虚拟化（NFV）

• NFV架构
• 虚拟网络功能（VNF）

4. 边缘计算

• 雾计算（Fog Computing）
• 边缘节点

十、网络性能与优化

1. 网络带宽与延迟

• 带宽（Bandwidth）
• 时延（Latency）
• 抖动（Jitter）

2. 网络质量管理

• QoS（服务质量，Quality of Service）
• 流量整形（Traffic Shaping）
• 负载均衡（Load Balancing）