网络基础与云计算：从对等网到路由器

"这篇内容是关于云计算相关的网络基础知识的笔记，涵盖了从早期的对等网络到现代网络架构的演进，以及其中的关键组件和技术，如MAC地址、交换机、路由器和IP地址等。" 在云计算环境中，网络基础设施扮演着至关重要的角色。这篇笔记首先介绍了网络的基础层次，包括应用层、表示层、介质访问控制层和物理层。这些层次共同构成了网络通信的基础，使得数据能够以人类可理解的形式进行编码和解码，并在不同的设备间传输。 对等网络（P2P）是网络的早期形态，所有节点地位平等，可以直接通信。随着网络规模的扩大和需求的增加，出现了节点数量增加和传输距离延长的问题。这时，出现了各种网络拓扑结构，如直线型、环形、树状和全网状（波环型），以及最常见的星型结构。星型结构中，HUB作为中心设备，连接各个节点，但可能会导致地址冲突和安全问题。 为了解决这些问题，MAC地址被引入，这是一个全球唯一的48位二进制地址，通常以16进制形式表示。MAC地址表和CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）机制被用于介质访问控制层，以避免数据冲突并确保有效通信。然而，CSMA/CD虽能解决冲突，但会增加延时。 为了提高效率和端口密度，网桥进化为交换机。交换机通过构建MAC地址表来确定数据帧的发送路径，如果目标MAC地址未知，它会使用泛洪策略将数据帧发送到除入站接口外的所有接口。泛洪虽然有效，但也可能导致网络资源的浪费，特别是在大型网络中。 因此，路由器作为网络层的关键设备，通过IP协议进行更高效的数据传输。IP地址是一个32位二进制地址，分为网络位和主机位，通常用点分十进制表示。例如，192.168.2.1和172.16.20.20是IPv4地址的例子。路由器的每个接口定义了一个泛洪范围的终点，通过路由选择实现不同网络之间的数据包转发。 总结来说，这篇笔记详细阐述了从对等网络到云计算环境中的网络基础架构，涵盖了网络层次、MAC地址、交换机工作原理、路由器及IP地址等方面的知识，这些都是理解和操作现代云服务不可或缺的基础。