网络基础

定义¶

计算机网络（Computer Network）是指 由多个计算机及其他硬件设备，通过通信介质互相连接，实现数据和资源共享的系统 。简单来说，就是让计算机“互相说话”，共享信息和资源（如文件、打印机、互联网接入等）。

计算机网络的组成¶

一个完整的计算机网络通常由以下部分组成：

终端设备（End Devices）
包括计算机、手机、服务器、打印机等
用户直接使用的设备
网络设备（Networking Devices）
路由器（Router）、交换机（Switch）、集线器（Hub）、网关（Gateway）
用于数据传输和网络管理
传输介质（Transmission Media）
有线：双绞线、光纤、同轴电缆
无线：Wi-Fi、蓝牙、5G/4G
网络协议（Network Protocols）
规定网络通信规则
例：TCP/IP、HTTP、FTP、SMTP 等

计算机网络的分类¶

根据不同标准，计算机网络可以分类：

1. 按地理范围¶

类型	全称	特点
LAN	Local Area Network（局域网）	范围小，通常在同一建筑内，速度快
MAN	Metropolitan Area Network（城域网）	范围中等，覆盖城市或区域
WAN	Wide Area Network（广域网）	范围大，可跨城市甚至国家
PAN	Personal Area Network（个人局域网）	个人设备间的小网络，如手机与耳机

2. 按拓扑结构¶

拓扑类型	特点
星型	中心节点管理，故障容易定位，但中心节点故障影响全网
总线型	节点共享一条主干线，成本低，但故障会影响全网
环型	数据沿环路传输，节点间传递数据，抗冲突能力强
网状型	每个节点互连，可靠性高，但成本大

网络协议及模型¶

网络协议规定了数据在网络中传输的规则。主要模型有：

OSI七层模型
物理层（Physical Layer）
数据链路层（Data Link Layer）
网络层（Network Layer）
传输层（Transport Layer）
会话层（Session Layer）
表示层（Presentation Layer）
应用层（Application Layer）

用于标准化网络通信流程

TCP/IP四层模型
网络接口层（Link）
网络层（Internet）
传输层（Transport）
应用层（Application）

是实际互联网的基础模型

计算机网络的功能¶

资源共享：如打印机、硬盘、服务器、软件
信息传输：电子邮件、即时消息、视频会议
远程通信：远程办公、远程控制、远程教学
可靠性与容错：通过冗余线路、备份服务器提高网络稳定性
安全通信：通过加密、防火墙、认证保障信息安全

计算机网络的应用¶

互联网：全球信息交换和服务平台

企业内部网（Intranet）：公司内部信息共享

物联网（IoT）：智能家居、自动化控制

云计算：数据存储、计算资源远程使用

什么是三层？什么是二层？¶

二层设备（Layer 2 Device）¶

常见设备：交换机（Switch）、网桥（Bridge）

工作层次：数据链路层（OSI 第二层）

主要功能：

帧的转发
根据 MAC 地址（物理地址）决定数据帧转发路径
不关注 IP 地址和上层协议
局域网内部通信
二层设备通常用于局域网（LAN）内部
分割冲突域
每个交换机端口都可以形成独立冲突域，提高网络效率

特点：

智能转发，但只在同一局域网内有效
不进行路由，不跨网段

三层设备（Layer 3 Device）¶

常见设备：路由器（Router）、三层交换机（Layer 3 Switch）

工作层次：网络层（OSI 第三层）

主要功能：

路由选择
根据 IP 地址（逻辑地址）决定数据包的路径
支持不同网段/子网之间通信
跨网络通信
连接不同局域网（LAN）或广域网（WAN）
支持高级功能
NAT（网络地址转换）、ACL（访问控制列表）、QoS（服务质量）

特点：

可以处理不同网段之间的数据包
三层交换机结合二层交换的高速转发和三层路由功能

二层设备与三层设备的对比¶

特性	二层设备	三层设备
工作层	数据链路层（Layer 2）	网络层（Layer 3）
地址类型	MAC 地址	IP 地址
转发单位	帧（Frame）	包（Packet）
主要作用	局域网内通信	不同网段间通信
常见设备	交换机、网桥	路由器、三层交换机
功能复杂度	较简单	较复杂

OSI 模型与设备对应关系¶

OSI 七层模型：
7 应用层 Application
6 表示层 Presentation
5 会话层 Session
4 传输层 Transport
3 网络层 Network  ← 三层设备（路由器/三层交换机）
2 数据链路层 Data Link ← 二层设备（交换机/网桥）
1 物理层 Physical

💡 总结：

二层设备 主要在 局域网内部转发数据帧，关注 MAC 地址
三层设备 主要在 不同网段间转发数据包，关注 IP 地址
现代三层交换机可以兼顾二层交换和三层路由功能