数通和IT讲解

1、数通：交换机，路由器IT：存储，云计算，服务器 网络基础知识网络基础知识以太网： 以太网是在70年代初期由Xerox施乐公司Palo Alto研究中心推出的。1983年IEEE 802.3标准正式发布。初期的以太网是基于同轴电缆的，到八十年代末期基于双绞线的以太网完成了标准化工作。是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。 以太网是一种能够使计算机进行相互传递信息的介质，它利用二进制位形成一个个的字节，这些字节然后组合成一帧帧的数据。帧有一个起点，我们称之为帧头；也有终点，我们称之为作帧尾。以太网由许多物理网段组合而成，每个网段包括一些导线和与导线相连的网络设备。以太网上有很多网络设备，每个

2、设备都会接收到各种各样的帧信息。网络七层（网络七层（OSI）TCP/IP协议下的数据封装协议下的数据封装帧格式帧格式数据传输数据传输MAC地址地址MAC（Medium/Media Access Control）地址，用来表示互联网上每一个站点的标识符，采用十六进制数表示，共六个字节（48位）。其中，前三个字节是由IEEE的注册管理机构RA负责给不同厂家分配的代码(高位24位），也称为“编制上唯一的标识符”（Organizationally Unique Identifier），后三个字节(低位24位)由各厂家自行指派给生产的适配器接口，称为扩展标识符（唯一性）单播地址：第一字节最低位为0。用于

3、网段中两个特定设备之间的通信，可以作为以太网帧的源和目的MAC地址；多播地址：第一字节最低位为1。用于网段中一个设备和其他多个设备通信，只能作为以太网帧的目的MAC；广播地址：48位全1，ffff.ffff.ffff。用于网段中一个设备和其他所有设备通信，只能作为以太网帧的目的MAC。IP地址地址 IP地址是指互联网协议地址（英语：Internet Protocol Address，是IP Address的缩写。IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址。 IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节）。

4、IP地址通常用“点分十进制”表示成。IP地址的分配地址的分配IP地址的分配TCP/IP协议需要针对不同的网络进行不同的设置，且每个节点一般需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”。不过，可以通过动态主机配置协议（DHCP），给客户端自动分配一个IP地址，避免了出错，也简化了TCP/IP协议的设置。 地址规划IP地址分类地址分类IP地址类型地址类型私有地址：私有地址（Private address）属于非注册地址，专门为组织机构内部使用。以下列出留用的内部私有地址A类 10.0.0.0-10.255.255.255B类 172.16.0.0-172.31.255.255C类 19

5、2.168.0.0-192.168.255.255公有地址：公有地址（Public address）由Inter NIC（Internet Network Information Center因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。特殊地址1）127.0.0.0-127.255.255.2552）0.0.0.03）255.255.255.255交换机交换机 交换机（Switch）意为“开关”是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还

6、有电话语音交换机、光纤交换机等。 交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。交换原理交换原理 交换机工作于OSI参考模型的第二层，即数据链路层。交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时，通过将MAC地址和端口对应，形成一张MAC表。在今后的通讯中，发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口，而不是所有的端口。因此，交换机可用于划分数据链路层广播，即冲突域；但它不能划分网络层广播，即广播域。 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都

7、挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在，广播到所有的端口（ARP），接收端口回应后交换机会“学习”新的MAC地址，并把它添加入内部MAC地址表中。总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据帧功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。通过交换机的过滤和转发，可以有效的减少冲突域。交换传输模式交换传

8、输模式交换机的传输模式有全双工，半双工，全双工/半双工自适应全双工：是指交换机在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，这好像我们平时打电话一样，说话的同时也能够听到对方的声音。交换机都支持全双工。全双工的好处在于迟延小，速度快。半双工：是指一个时间段内只有一个动作发生，同一时间，要么发送数据，要么接受数据。举个简单例子，一条窄窄的马路，同时只能有一辆车通过，当有两辆车对开，这种情况下就只能一辆先过，等到头儿后另一辆再开。早期的对讲机、以及早期集线器等设备都是实行半双工的产品。随着技术的不断进步，半双工会逐渐退出历史舞台。交换机分类交换机分类从广义上来看，网络交换机分为两种：广域网交换机和

9、局域网交换机。广域网交换机主要应用于电信领域，提供通信用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络，用于连接终端设备，如PC机及网络打印机等。从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。从规模应用上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。各厂商划分的尺度并不是完全一致的，一般来讲，企业级交换机都是机架式，部门级交换机可以是机架式（插槽数较少），也可以是固定配置式，而工作组级交换机为固定配置式（功能较为简单）。本文所介绍的交换机指的是局域网交换机。交换层数交换层数二层交换：二层交换技术发展比较成熟，二层交

10、换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下：1) 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；2) 再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；3) 如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；4) 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以记录这一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。不

11、断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。三层交换：可以简单的理解成多了路由功能的交换机。路由器路由器路由器（Router）又称网关设备（Gateway）是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。工作原理示例工作原理示例（1）工作站A将工作

12、站B的地址12.0.0.5连同数据信息以数据包的形式发送给路由器1。（2）路由器1收到工作站A的数据包后，先从包头中取出地址12.0.0.5，并根据路径表计算出发往工作站B的最佳路径：R1-R2-R5-B；并将数据包发往路由器2。（3）路由器2重复路由器1的工作，并将数据包转发给路由器5。（4）路由器5同样取出目的地址，发现12.0.0.5就在该路由器所连接的网段上，于是将该数据包直接交给工作站B。（5）工作站B收到工作站A的数据包，一次通信过程宣告结束。路由表路由表建立路由表建立路由表三种方法：1.Direct2.Static3.OSPF路由器的作用路由器的作用路由器除了之前说的选择IP路径

13、外，还具有以下作用： 第一，网络互连：路由器支持各种局域网和广域网接口，主要用于互连局域网和广域网，实现不同网络互相通信；第二，数据处理：提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能；第三，网络管理：路由器提供包括路由器配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。VRP冲突域冲突域广播域广播域 存储存储存储就是根据不同的应用环境通过采取合理、安全、有效的方式将数据保存到某些介质存储就是根据不同的应用环境通过采取合理、安全、有效的方式将数据保存到某些介质上并能保证有效的访问。上并能保证有效的访问。传统计算机存储系统的局限性传统计算机存储系统的局限性硬盘成为整个系统的性能瓶

14、颈 有限的硬盘槽位，难满足大容量需求 单个硬盘存放数据，数据可靠性难以保证 存储空间利用率低 本地存储，数据分散 由此出现了早期外部存储系统网络存储的几种常见类型网络存储的几种常见类型外部存储系统后来发展成为如今的网络储存系统，常见有以下三种类型：pDAS (Disk Attached Storage)存储设备（RAID系统、磁带机和磁带库、光盘库）直接连接到服务器pNAS (Network Attached Storage）NAS本身装有独立的OS，通过网络协议可以实现完全跨平台共享 pSAN (Storage Area Network)一种高可用性，高性能的专用存储网络RAID技术技术 R

15、AID 翻译成中文即为独立磁盘冗余阵列，或简称磁盘阵列。简单的说，RAID是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据冗余的技术。组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级。 在用户看起来，组成的磁盘组就像是一个硬盘，用户可以对它进行分区，格式化等等。总之，对磁盘阵列的操作与单个硬盘一模一样。不同的是，磁盘阵列的存储性能要比单个硬盘高很多，而且可以提供数据冗余。RAID级级RAID技术经过不断的发展，现在已拥有了多个级别。华为存储里主要有RAID0、RAID1、RAID5、RAID6、RAID10。不同RAID 级别代表着

16、不同的存储性能、数据安全性和存储成本。RAID0：没有数据冗余，拥有最高的储存性能 RAID1：通过磁盘数据镜像实现数据冗余RAID5：多了一个奇偶校验（异或运算）RAID6：两个校验值，双重校验RAID10：是一个RAID 0与RAID1的组合体 云计算云计算定义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问， 进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。核心思想核心思想 云计算的核心思想，是将大量用网络连接的计算资源统一管理和云计算的核心思想，是将大量用网络连

17、接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务。是一种基于因特网的超调度，构成一个计算资源池向用户按需服务。是一种基于因特网的超级计算模式，在远程的数据中心里，成千上万台电脑和服务器连接成级计算模式，在远程的数据中心里，成千上万台电脑和服务器连接成一片电脑云。一片电脑云。 通俗的理解是，云计算的通俗的理解是，云计算的“云云”就是存在于互联网上的服务器集群就是存在于互联网上的服务器集群上的资源，它包括硬件资源（服务器、存储器、上的资源，它包括硬件资源（服务器、存储器、CPU等）和软件资源等）和软件资源（如应用软件、集成开发环境等），本地计算机只需要通过互联网发（如应用软件、集成开发

18、环境等），本地计算机只需要通过互联网发送一个需求信息，远端就会有成千上万的计算机为你提供需要的资源送一个需求信息，远端就会有成千上万的计算机为你提供需要的资源并将结果返回到本地计算机，这样，本地计算机几乎不需要做什么，并将结果返回到本地计算机，这样，本地计算机几乎不需要做什么，所有的处理都在云计算提供商所提供的计算机群来完成。所有的处理都在云计算提供商所提供的计算机群来完成。 云计算核心技术云计算核心技术(1)编程模型 :MapReduce 是Google开发的java、C+编程模型，它是一种简化的分布式编程模型和高效的任务调度模型，用于大规模数据集（大于1TB）的并行运算。严格的编程模型使云

19、计算环境下的编程十分简单。MapReduce模式的思想是将要执行的问题分解成Map(映射)和Reduce(化简)的方式，先通过Map程序将数据切割成不相关的区块，分配（调度）给大量计算机处理，达到分布式运算的效果，再通过Reduce程序将结果汇整输出。 (2) 海量数据分布存储技术 :云计算系统由大量服务器组成，同时为大量用户服务，因此云计算系统采用分布式存储的方式存储数据，用冗余存储的方式保证数据的可靠性。云计算系统中广泛使用的数据存储系统是Google的GFS和Hadoop团队开发的GFS的开源实现HDFS。GFS即Google文件系统（Google File System），是一个可扩展

20、的分布式文件系统，用于大型的、分布式的、对大量数据进行访问的应用。 云计算核心技术云计算核心技术（3）虚拟化技术 ：通过虚拟化技术可实现软件应用与底层硬件相隔离，它包括将单个资源划分成多个虚拟资源的裂分模式，也包括将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。虚拟化技术根据对象可分成存储虚拟化、计算虚拟化、网络虚拟化等，计算虚拟化又分为系统级、应用级和桌面虚拟化（4） 海量数据管理技术 :云计算需要对布的、海量的数据进行处理、分析，因此，数据管理技术必需能够高效的管理大量的数据。云计算系统中的数据管理技术主要是Google的BT(BigTable)数据管理技术和Hadoop团队开发的开源数据管理模块

21、HBase。 （5）云计算平台管理技术 ：云计算资源规模庞大，服务器数量众多并分布在不同的地点，同时运行着数百种应用，如何有效的管理这些服务器，保证整个系统提供不间断的服务是巨大的挑战。云计算系统的平台管理技术能够使大量的服务器协同工作，方便的进行业务部署和开通，快速发现和恢复系统故障，通过自动化、智能化的手段实现大规模系统的可靠运营。 云计算部署模式云计算部署模式1、公共云 公共云，是指为外部客户提供服务的云，它所有的服务是供别人使用，而不是自己用。目前，典型的公共云有微软的Windows Azure Platform、亚马逊的AWS、S，以及国内的阿里巴巴、用友伟库等。 对于使用者而言，公

22、共云的最大优点是，其所应用的程序、服务及相关数据都存放在公共云的提供者处，自己无需做相应的投资和建设。目前最大的问题是，由于数据不存储在自己的数据中心，其安全性存在一定风险。同时，公共云的可用性不受使用者控制，这方面也存在一定的不确定性。 2、私有云 私有云，是指企业自己使用的云，它所有的服务不是供别人使用，而是供自己内部人员或分支机构使用。私有云的部署比较适合于有众多分支机构的大型企业或政府部门。随着这些大型企业数据中心的集中化，私有云将会成为他们部署IT系统的主流模式。 相对于公共云，私有云部署在企业自身内部，因此其数据安全性、系统可用性都可由自己控制。但其缺点是投资较大，尤其是一次性的建设投资较大。 3、混合云 混合云，是指供自己和客户共同使用的云，它所提供的服务既可以供别人使用，也可以供自己使用。相比较而言，混合云的部署方式对提供者的要求较高。云计算的商业模式云计算的商业模式IaaS：基础设施即服务。包括计算、储存、网络等。例如虚拟机出租，网盘。SaaS：软件即服务。提供运行在云计算上的应用程序。如企业办公系统。PaaS：平台即服务。把二次开发的平台以服务的形式提供给最终用户使用。（现在在