一、网络架构

1. 网络架构图

2. 各层级功能

• 路由器：作为网络出口，是连接互联网中各个局域网、广域网的关键设备。
• 核心层：主要负责完成数据的高效转发以及链路备份等重要任务，确保网络的高速稳定运行。
• 汇聚层：具备网络策略制定、安全防护、工作站交换机接入以及实现 VLAN 之间通信等多种功能。
• 接入层：为工作站提供接入网络的接口。

3. 机房网络常见问题及解决方案

问题	原因分析	解决方案
网络连接不稳定	可能是网络设备故障、线路老化或接触不良、网络拥塞等原因。	检查网络设备（如路由器、交换机）的状态，查看是否有硬件故障；检查网络线路，更换老化或损坏的网线；优化网络配置，合理分配带宽，避免网络拥塞。
部分工作站无法上网	可能是工作站网络配置错误、IP 地址冲突、接入层设备故障等。	检查工作站的网络配置，确保 IP 地址、子网掩码、网关等设置正确；排查是否存在 IP 地址冲突，可通过更改 IP 地址解决；检查接入层交换机，查看端口状态是否正常。
网络延迟高	可能是网络带宽不足、网络设备性能瓶颈、网络拓扑不合理等。	评估网络带宽需求，考虑升级网络带宽；检查网络设备的性能，如路由器、交换机的 CPU 使用率等，必要时进行设备升级；优化网络拓扑结构，减少网络跳数。
广播风暴	可能是网络中存在环路、大量广播数据包发送等原因。	使用生成树协议（STP）等技术防止网络环路；检查网络中是否存在异常设备发送大量广播数据包，定位并解决问题。

二、交换技术

1. 交换技术基础

有想过局域网内主机怎么通信的？主机访问外网又是怎么通信的？想要搞懂这些问题得从交换机、路由器讲起。

交换机工作在 OSI 参考模型的第二层，即数据链路层。交换机拥有一条高带宽的背部总线交换矩阵，在同一时间可进行多个端口对之间的数据传输。

2. 交换技术分类

• 2 层交换技术：主要用于小型局域网，仅支持在数据链路层转发数据，用于工作站接入。在数据链路层通过 mac 地址走 arp 协议发送四元组（原 mac，原 ip，目标 ip，目标 mac 为 fff）。
• 3 层交换技术：最初是为了解决广播域的问题而诞生，经过多年发展，三层交换机已经成为构建中大型网络的主要力量。它工作在网络层，支持路由功能，支持 ip 数据包全路径转发，主要解决广播域的问题。

3. 广播域相关概念

交换机在转发数据时会先进行广播，这个广播可以发送的区域就是一个广播域。交换机之间对广播帧是透明的，所以交换机之间组成的网络是一个广播域。而路由器的一个接口下的网络是一个广播域，所以路由器可以隔离广播域。通过 VLAN 可以将广播域划分为小的局域网，一个路由器的端口就是一个 VLAN，VLAN 可以有效隔离广播域，避免因广播乱发导致网络瘫痪的问题。

4. ARP 协议

ARP（地址解析协议，在 IPV6 中用 NDP 替代）是通过 IP 地址获取物理地址的一个 TCP/IP 协议。发送广播帧就是由 ARP 协议实现的。交换机有缓存地址表，若有数据，可直接封装二层包进行转发。使用 arp -a 命令可以查看活跃的主机。

5. 三层交换机

前面讲的二层交换机只工作在数据链路层，路由器则工作在网络层。而功能强大的三层交换机可同时工作在数据链路层和网络层，并根据 MAC 地址或 IP 地址转发数据包。但它不能代替路由器，其设计之初是为了解决不同 vlan 的广播域问题而产生的。

6. VLAN（虚拟局域网）

VLAN 是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段的技术。一个 VLAN 就是一个广播域，VLAN 之间的通信是通过第 3 层的路由器来完成的。VLAN 应用非常广泛，基本上大部分网络项目都会划分 vlan。其主要好处有：

• 分割广播域，减少广播风暴影响范围。
• 提高网络安全性，根据不同的部门、用途、应用划分不同网段。

三、路由技术

1. 路由器端口类型及功能

路由器主要分为两个端口类型：LAN 口和 WAN 口。路由器是整个网络的出口。

• WAN 口：配置公网 IP，接入到互联网，负责转发来自 LAN 口的 IP 数据包。
• LAN 口：配置内网 IP（网关），连接内部交换机，对接工作站。

2. 路由器功能

路由器是连接两个或多个网络的硬件设备，将从端口上接收的数据包，根据数据包的目的地址智能转发出去。其主要功能包括：

• 路由
• 转发
• 隔离子网
• 隔离广播域

3. 路由路径信息来源

路由器会根据目的地址给出一条最优的路径，路径信息的来源有两种：

• 静态路由：指人工手动指定到目标主机的地址然后记录在路由表中，如果其中某个节点不可用则需要重新指定。
• 动态路由：则是路由器根据动态路由协议自动计算出路径永久可用，能实时地适应网络结构的变化。

4. 常用动态路由协议

• RIP（Routing Information Protocol，路由信息协议）
• OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先）
• BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）

四、OSI 七层模型

OSI（Open System Interconnection）是国际标准化组织（ISO）制定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系，一般称为 OSI 参考模型或七层模型。

层次	名称	功能	协议数据单元（PDU）	常见协议
7	应用层	为用户的应用程序提供网络服务，提供一个接口。	数据	HTTP、FTP、Telnet
6	表示层	数据格式转换、数据加密/解密	数据单元	ASCII
5	会话层	建立、管理和维护会话	数据单元	SSH、RPC
4	传输层	建立、管理和维护端到端的连接	段/报文	TCP、UDP
3	网络层	IP 选址及路由选择	分组/包	IP、ICMP、RIP、OSPF
2	数据链路层	硬件地址寻址，差错效验等。	帧	ARP、WIFI
1	物理层	利用物理传输介质提供物理连接，传送比特流。	比特流	RJ45、RJ11

五、TCP/UDP 协议

• TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）：面向连接协议，双方先建立可靠的连接，再发送数据。适用于传输数据量大，可靠性要求高的应用场景。在三层分组，最大传输单元 1500 字节，且会返回收到多少序列号。
• UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）：面向非连接协议，不与对方建立连接，直接将数据包发送给对方。适用于一次只传输少量的数据，可靠性要求低的应用场景。相对 TCP 传输速度快。

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