第 2 章

网络基础

⏱️ 150 分钟📚 Network Fundamentals难度: ⭐⭐

备考助手

🎯 学习目标

理解 OSI 七层模型与 TCP/IP 四层模型
掌握 IPv4 子网划分与 CIDR 计算
了解 IPv6 地址格式与配置
区分网络拓扑类型与架构

📌 核心知识点

OSI 七层模型各层功能TCP vs UDP 协议对比IPv4 地址分类与私有地址子网划分与 VLSMCIDR 表示法IPv6 地址类型（Link-local, Global Unicast）以太网帧结构网络拓扑（Star, Mesh, Hybrid）

网络基础

为什么先学网络基础？

所有网络技术——路由、交换、安全、自动化——都建立在网络基础之上。如果你不理解 OSI 模型中数据怎么从一台电脑到达另一台电脑，后面学 OSPF、ACL 就会像在沙子上盖房子。

这一章占考试 20%，是 CCNA 的地基。

OSI 七层模型

术语：OSI (Open Systems Interconnection)

一句话解释：一个把网络通信过程"切成七层"的参考模型，每层只管自己那部分事情。
形象比喻：想象寄一封国际快递——你写信（应用层）、装信封（表示层）、贴标签（会话层）、选快递公司（传输层）、填地址（网络层）、交给快递员（数据链路层）、放进运输车（物理层）。每一步各司其职。
考试怎么考：经常给你一个协议名（如 TCP、ARP），让你判断它工作在哪一层。
最易混淆：传输层（Layer 4）和网络层（Layer 3）——TCP/UDP 在 4 层做端口寻址，IP 在 3 层做 IP 寻址。

层级	名称	关键协议/设备	数据单位
7	Application	HTTP, HTTPS, FTP, DNS, DHCP, SMTP	Data
6	Presentation	SSL/TLS, JPEG, ASCII, Encryption	Data
5	Session	NetBIOS, RPC, Session Management	Data
4	Transport	TCP, UDP	Segment
3	Network	IP, ICMP, OSPF, ARP*	Packet
2	Data Link	Ethernet, 802.1Q, STP, Switch	Frame
1	Physical	Cable, Hub, Repeater, Fiber	Bits

*注意：ARP 严格来说横跨 Layer 2 和 Layer 3，考试中通常归为 Layer 3。

TCP vs UDP

这是 CCNA 的高频考点。一句话区分：TCP 可靠但慢，UDP 快但不保证送达。

特性	TCP	UDP
连接方式	面向连接（三次握手）	无连接
可靠性	可靠（确认、重传）	不可靠
排序	保证顺序	不保证
速度	较慢	较快
典型应用	HTTP, FTP, SSH, SMTP	DNS(查询), VoIP, DHCP, SNMP
端口号	80(HTTP), 443(HTTPS), 22(SSH)	53(DNS), 67/68(DHCP), 161(SNMP)

考试重点：常考的端口号必须记住——SSH=22, Telnet=23, HTTP=80, HTTPS=443, FTP=20/21, DNS=53, DHCP=67(server)/68(client), SNMP=161, SMTP=25, NTP=123。

IPv4 地址与子网划分

IPv4 地址分类

类别	范围	默认掩码	用途
A 类	1.0.0.0 - 126.255.255.255	/8	大型网络
B 类	128.0.0.0 - 191.255.255.255	/16	中型网络
C 类	192.0.0.0 - 223.255.255.255	/24	小型网络
D 类	224.0.0.0 - 239.255.255.255	N/A	组播
E 类	240.0.0.0 - 255.255.255.255	N/A	实验保留

私有地址范围（RFC 1918）

这三个范围内的 IP 不会出现在互联网上，只用在内部网络。NAT 的作用就是把私有地址转换成公网地址。

类别	私有地址范围	CIDR
A 类	10.0.0.0 - 10.255.255.255	10.0.0.0/8
B 类	172.16.0.0 - 172.31.255.255	172.16.0.0/12
C 类	192.168.0.0 - 192.168.255.255	192.168.0.0/16

子网划分速算

术语：CIDR (Classless Inter-Domain Routing)

一句话解释：用 /数字 表示子网掩码，比如 /24 等于 255.255.255.0。
形象比喻：把一块大蛋糕（IP 地址块）切成小份——/24 是一整块，/25 是切两半，/26 是切四份。
考试怎么考：给你一个 IP 和子网掩码，问你网络地址、广播地址、可用主机数。

速算表（背下来，考试必用）：

前缀长度	子网掩码	地址数	可用主机
/24	255.255.255.0	256	254
/25	255.255.255.128	128	126
/26	255.255.255.192	64	62
/27	255.255.255.224	32	30
/28	255.255.255.240	16	14
/29	255.255.255.248	8	6
/30	255.255.255.252	4	2
/31	255.255.255.254	2	2*
/32	255.255.255.255	1	0

*/31 用于点对点链路，两个地址都可用（RFC 3021）。

子网划分实例：

题目：192.168.10.130/26 的网络地址是什么？

解题步骤：

/26 → 每个子网 64 个地址
子网边界：0, 64, 128, 192
130 落在 128-191 这个子网中
网络地址 = 192.168.10.128
广播地址 = 192.168.10.191（下一个子网 192 - 1）
可用范围 = 192.168.10.129 - 192.168.10.190

IPv6

术语：IPv6

一句话解释：IPv4 地址不够用了（只有约 43 亿个），IPv6 用 128 位地址提供几乎无限的地址空间。
形象比喻：IPv4 像固定电话号码（号段有限），IPv6 像给地球上每粒沙子都分配一个唯一编号。
考试怎么考：识别 IPv6 地址类型、简写规则，以及与 IPv4 的共存方式。

IPv6 地址格式

128 位，用冒号分隔的 8 组十六进制数
例：2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001
简写：省略前导零 + 连续全零用 :: 代替（只能用一次）
简写后：2001:db8::1

IPv6 地址类型

类型	前缀	说明
Global Unicast	`2000::/3`	相当于 IPv4 公网地址
Link-Local	`FE80::/10`	自动生成，仅本链路有效
Unique Local	`FC00::/7`	相当于 IPv4 私有地址
Multicast	`FF00::/8`	组播地址
Loopback	`::1`	相当于 IPv4 的 127.0.0.1

考试重点：Link-Local 地址（FE80 开头）是自动分配的，不能被路由到其他网络。OSPF 的邻居关系就是通过 Link-Local 地址建立的。

以太网基础

以太网帧结构

+----------+--------+--------+------+---------+-----+
| Preamble | Dest   | Source | Type | Payload | FCS |
| 8 bytes  | MAC    | MAC    | 2B   | 46-1500 | 4B  |
|          | 6 bytes| 6 bytes|      | bytes   |     |
+----------+--------+--------+------+---------+-----+

MAC 地址：48 位，如 00:1A:2B:3C:4D:5E，前 24 位是厂商代码（OUI），后 24 位是设备编号
Type 字段：标识上层协议（0x0800 = IPv4, 0x0806 = ARP, 0x86DD = IPv6）
FCS：帧校验序列，用于检测传输错误

双工模式

模式	说明	场景
Half-duplex	同一时刻只能发或收	Hub 连接、老旧设备
Full-duplex	可以同时发送和接收	Switch 连接（默认）

现代交换机端口默认都是 Full-duplex。如果看到频繁的 collision 错误，很可能是双工模式不匹配——一端 full-duplex，另一端 half-duplex。

网络设备对比

设备	OSI 层	功能	寻址方式
Hub	Layer 1	信号放大转发	无（广播所有端口）
Switch	Layer 2	基于 MAC 地址转发帧	MAC 地址
Router	Layer 3	基于 IP 地址转发包	IP 地址
Firewall	Layer 3-7	安全过滤	IP + 端口 + 内容

一句话记忆：Hub 像大喇叭（喊给所有人听），Switch 像前台（根据名字转接），Router 像邮局（根据地址送到对的城市）。

网络拓扑

拓扑	优点	缺点	适用场景
Star	故障隔离好	中心节点是单点故障	企业 LAN（最常见）
Mesh	冗余高	成本高、布线复杂	WAN 核心网络
Ring	数据流向确定	单点故障影响全网	早期 Token Ring
Bus	简单便宜	一断全断	已过时

考试重点：现代企业网络几乎都是 Star 或 Partial Mesh 拓扑。两层架构（Access + Distribution/Core）或三层架构（Access + Distribution + Core）是设计题的基础。

本章小结

考点	一句话记忆
OSI 七层	Please Do Not Throw Sausage Pizza Away（物数网传会表应）
TCP vs UDP	TCP 可靠慢（三次握手），UDP 快不保证
子网划分	32 - prefix = host bits, 2^host_bits = 地址数
私有地址	10.x, 172.16-31.x, 192.168.x
IPv6 Link-Local	FE80 开头，自动生成，不可路由
MAC 地址	48 位，前 24 位 OUI，后 24 位设备 ID
Hub vs Switch	Hub 广播所有端口，Switch 基于 MAC 转发

📝 开始练习 (50 题)