第一章：网络基础知识与概念

Body Text,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,Slide Title, 2002, 本,powerpoint,版权属于刘沛恩所有.,Pierre_lpe,CCNA&HCNE V1.0a2-,38,网络基础知识与概念,培训目标,网络概述,OSI,开放系统互联7层参考模型,识别集线器,hub、,交换机,switch,、路由器,router,的功能以及在网络中扮演的角色,.,描述数据封装与解除封装,计算机网络概述,网络：计算机与通信技术相结合，不同种类计算机通过同类,通信协议,相互通信，形成计算机网络。,目前两台主机通信的方法，讲解,CCNA,中的网络内容,网络连接类型,1,请学员告诉我公司的网络拓扑图，讲解网络的几种连接类型。,常见的网络拓补结构,拓补,topology,结构定义了连接网络设备的方法。,LAN,有,总线型,bus,（,线性网络介质，线路布局简单、难于进行故障诊断和故障隔离）、,星型,star,（,易于设计和安装、易于维护与故障定位，但容易发生单点故障）、,环型,loop,等结构（主要由令牌环和,FDDI）。,WAN,有,星型,、,树型,、,网状,（,mesh）,和,半网状,结构。,网络实例（1）,Main Office,Branch Office,Home Office,电话拨号,Mobile Users,Internet,专线,各种标准化组织,国际标准化组织,ISO：OSI,参考模型、与,Internet,相关的标准等。,电子电气工程师协会,IEEE：,主要提供网络硬件标准，,IEEE802,协议族定义了主要的,LAN,标准。802.3以太网标准、802.5令牌环网标准、802.11无线局域网标准等。,美国国家标准局,ANSI：,主要定义了光纤分布式数据接口,FDDI,标准。,电子工业协会,EIA/TIA：,定义网络联结线缆的标准，如,rs232、cat5、hssi、v.24、v.35,等，以及布线标准,EIA/TIA568B。,国际电信联盟,ITU：,定义了用作广域网络连接的电信网络标准，如,x.25、,帧中继等。,Internet,行动委员会,IAB：,下设,IETF,工程任务委员会、,IRTF,研究任务委员会、,IANA,号码分配委员会，负责各种,internet,标准的制定。,OSI,开放系统互联参考模型,各大厂商为占据网络领域的主要地位，纷纷推出自己的网络架构体系和标准（如,IBM,的,SNA、NOVELL,的,IPX/SPX、APPLE,的,APPLETALK、DEC,的,DECnet、TCP,/IP,等），并生产出各种不同的硬件和软件。多协议的共存以及各厂商设备互不兼容使得网络越来越复杂。,为了使各厂商的设备相互兼容，,ISO,组织于1984年制定了,OSI,开放系统互联参考模型。,OSI,模型的特点：,各层间有清晰的边界，便于理解,每层实现特定的功能,层次的划分有利于国际标准协议的制定,共有7层，各层的功能互不重复,OSI Model Overview,面向端到端,的数据流,Data Flow,Layers,Transport Layer,Data Link,Network Layer,Physical,面向应用,的上层,Application,(Upper),Layers,Session,Presentation,Application,OSI,开放系统互连参考模型是一种协议规范，用来规范网络协议的设计与实现。,引入,OSI,参考模型的目的在于使得各厂家之间的网络设备能够互联互通,Telnet,FTP,ASCII,EBCDIC,JPEG,数据编码,code,数据格式,presented,数据加密,encryption,EXAMPLES,Presentation,Role of Application Layers（1）,网络应用程序，提供,用户界面,User Interface,Application,建立、维护、管理会话,保持不同应用程序间数据的独立性,同一系统运行多,个不同的应用程序，,如,SQL, RPC,Session,Transport Layer,Data Link,Network Layer,Physical,TCP,UDP,SPX,802.3 / 802.2,HDLC,EIA/TIA-232V.35,IP,IPX,Presentation,Application,Session,EXAMPLES,Role of Data Flow Layers（2）,Reliable or unreliable delivery,Error correction before retransmit,Combines bits into bytes and bytes into frames,Access to media using MAC address,Error detection and correction,Move bits between devices,Specifies voltage, wire speed and pin-out cables,Transport,Data Link,Physical,Network,Provide logical addressing which routers use for path determination,Transport,Data Link,Physical,Network,Presentation,Application,Session,Segment,段,Packet,包,Bits,位,Frame,帧,PDU,协议数据单元,OSI,对等层间通信（不同计算机中相同层间的通信）,每一层利用下层提供的服务与对等层通信,每一层使用自己的协议,Transport,Data Link,Physical,Network,Presentation,Application,Session,Transport,Data Link,Physical,Network,Presentation,Application,Session,Segment,Packet,Bits,Frame,PDU,OSI,相邻层间通信（同一计算机中相邻层间的通信）,同一台计算机中相邻层之间的通信：,发送数据时，从高层到低层,接收数据时，从低层到高层,Transport,Data Link,Physical,Network,Upper Layer Data,Upper Layer Data,TCP Header,Data,IP Header,Data,LLC Header,0101110101001000010,Data,MAC Header,Presentation,Application,Session,Segment,Packet,Bits,Frame,User data,FCS,FCS,数据封装,Encapsulating Data,封装：在发送端，每一层位要发送的数据加上报文头并发送给下一层，在物理层转换为比特流。,Upper Layer Data,LLC,Hdr,+ IP + TCP + Upper Layer Data,MAC Header,IP + TCP + Upper Layer Data,LLC Header,TCP+ Upper Layer Data,IP Header,Upper Layer Data,TCP Header,0101110101001000010,Transport,段,Data Link,帧,Physical,位,Network,包,Presentation,Application,Session,解除封装,De-encapsulating Data,解除封装：在接收端，比特流转换为帧，然后逐层去掉本层的报文头，取出本层的数据发往上一层。,Transport,段,Data Link,帧,Physical,位,Network,包,Presentation,Application,Session,TCP/,IP、NetWare,、与,OSI,模型的比较,OSI,TCP,网络接口,IP,ARP,ICMP,Application,TCP/IP,UDP,MAC,协议,IPX,SAP, NCP,NetWare,SPX,Network processes to application,End-to-End connections,Addresses and best path,Access to media,Binary transmission,以太网的工作原理（1）,网络中所有主机的收发都依赖于同一套物理介质,同一时刻只能有一台主机在发送,CSMA/CD：,载波侦听与冲突检测,载波侦听： 发送之前的检测,冲突检测： 发送过程中的检测,回退： 检测到冲突后的处理,以太网的工作原理（2）,CSMA/CD,载波侦听多路访问与冲突检测提供了一种共享网络介质的机制：一个节点要在向网络发送数据之前检测当前网络是否有其他数据在发送；如果网络空闲，该节点就向网络发数据，在发送数据的同时，该节点仍要监视网络以确定是否有其他设备在同时发数据。如果两个网络设备恰好同时向网络传输数据，就会发生碰撞。,当正在发送数据的设备检测到碰撞发生时，就向网络发送一个拥塞信号，并在网上传播足够长的时间，以确保其它节点能检测到产生的碰撞。发生碰撞的设备停止向网络发送数据，并在一个随机的时间后重新传送。如果经过16次传送都发生了碰撞，系统会放弃数据传送。如果网络发生碰撞比较频繁，第二次的回退时间将加倍。,以太网通过广播技术向整个网络发送广播消息，要求同一网络上的其他所有设备都接收并处理该广播报文。以太网使用,MAC,地址,FFFF.FFFF.FFFF,来发送广播。,物理层在终端设备间传送比特流，需要规定：,传输介质（同轴电缆、双绞线、光纤、无线电波）与最大传输距离,传输接口与最大传输速率,Connector type,电压与电气规范,Signaling type,线缆标准（传输距离、价格、带宽需求、设备支持的线缆标准）,物理层,Physical Layer（1）,局域网络物理层,国际标准：,Ethernet、IEEE802.3,线缆标准：10,Base-T、100Base-T、1000Base-SX,网络设备：中继器,repeater、,集线器,hub,广域网络物理层,DCE,设备：,DSU/,CSU、Modem,、,广域网交换机,DTE,设备：路由器、终端主机等,常用接口：,RS-232、V.24、V.35,等,Ethernet,802.3,V.35,Physical,EIA/TIA-232,物理层,Physical Layer（2）,注意：,DTE,是用户终端设备，,DCE,是数据链路端接设备，,DCE,必须提供用于同步,DTE,和,DCE,设备之间数据传输的时钟信号。,LAN WAN,Physical Layer: Ethernet/802.3,H,ub,Hosts,Host,10,Base2Thin Ethernet 185m,10Base5Thick Ethernet 500m,10,BaseT,Twisted Pair 100m,10,M 802.3,100M 802.3u,1000M 802.3z,A,B,C,D,Physical,All devices in the same collision domain,All devices in the same broadcast domain,Devices share the same bandwidth,Hubs Operate at Physical layer,Hubs: One Collision Domain,使用,CSMA/CD,载波侦听多路访问冲突检测协议,检测网络有无冲突的方法：在发送数据的同时接收数据，如二者不同表明有冲突，反之无冲突,More end stations means more collisions,Defines,Physical source and destination addresses,指明上层所用的协议 (,Service Access Point),Network topology,Frame sequencing,差错检测与,Flow control,Connection-oriented or connectionless,物理介质访问,Data Link,Physical,EIA/TIA-232,v.35,Ethernet,Frame Relay,HDLC,802.2,802.3,数据链路层,Data Link layer,注意： 数据链路层分为,LLC,和,MAC,两个子层,LAN WAN,Data,Source add,FCS,Length,Dest,add,Variable,2,6,6,4,0000.0,C,xx.xxxx,Vendor assigned,序列号,IEEE assigned,厂商代码,Preamble,Ethernet II uses “Type” here and,does not use 802.2.,MAC,地址共48位，由24位厂商代码 和24位厂商分配的顺序号组成，全世界局域网上的每个设备有唯一的,MAC,地址。每块网卡、路由器的每个局域网口、交换机的每个端口都有一个唯一的,MAC,地址，但路由器的串口没有,MAC,地址。,MAC,子层定义网络对共享介质的访问，把物理层的,“,0,”“,1,”,比特流组成帧,8,#,Bytes,MAC Layer - 802.3,LLC Layer（1）,逻辑链路控制子层,LLC,位于网络层和,MAC,子层之间，通过,SSAP（,源服务访问点）和,DSAP（,目的服务访问点）负责底层协议与网络层协议之间的通信，进行流量控制和同步。,LLC,提供面向连接与面向无连接的网络服务，管理通过单一链路连接的两个系统间的通信，允许多个高层网络协议共享同一条链路。,Data,Dest,SAP,Source SAP,Data,Source add,FCS,Length,Dest,add,Variable,1,1,802.2 (,SAP-,指明高层协议类型),MAC Layer - 802.3,Ctrl,1,or 2,3,2,Preamble,Data,Dest,SAP,AA,Source SAP,AA,Variable,1,1,802.2 (,SNAP-,子网访问协议),Ctrl,03,1,or 2,OR,OUI,ID,Type,#,Bytes,#,Bytes,LLC Layer（2） - 802.2,LAN,的数据链路层,IEEE802,系列标准是当前最流行的局域网数据链路层标准,802.1 基本局域网的问题（802.1,d,生成树协议，802.1,q VLAN,帧标记标准）,802.2 定义,LLC,子层,802.3 基于,CSMA/CD,的以太网标准（,u,为100,M，z,为1000,M）,802.5 令牌环网标准,LAN,数据链路层的常用设备：网桥与交换机,Each segment has its own collision domain,All segments are in the same broadcast domain,Data Link,OR,1,2,3,1,2,4,Switches and Bridges Operate at Data Link Layer,Concept of Switches,每个岔路口都有专用车道,Each segment has its own collision domain,Broadcasts are forwarded to all segments,Memory,Switch,逻辑地址：定义与具体协议相关的,逻辑源和目的地址,路由：选择报文从源到目的的最佳网络路径，转发数据流量,Interconnects multiple data links,网络层的主要设备：路由器、三层交换机等,Network,IP, IPX,Data Link,Physical,EIA/TIA-232,v.35,Ethernet,Frame Relay,HDLC,802.2,802.3,Network Layer Functions,Routers: Operate at the Network Layer,Broadcast control,Multicast control,Optimal path determination,Traffic management,Logical addressing,Connects to WAN services,对上层数据进行分段，区分上层不同的应用。,在应用间建立端到端的逻辑连接以便传送数据。,将数据从一端主机传到另一端的主机，计算校验和进行差错检测，通过流量控制避免缓冲区溢出。,提供可靠或者不可靠的数据传递服务。部分传输层协议可保证同一数据既不多次传送也不丢失，并保证数据包的接收顺序与发送顺序一致。,Network,IPX,IP,Transport,SPX,TCP,UDP,Transport Layer Functions,连接与无连接、可靠与不可靠（1）,面向连接的服务：在开始传输数据之前需要在两端设备之间,建立逻辑连接,，然后进行,数据传输,，传输完成后要,断开连接,。保证数据包的有序可靠传输。适合于对延迟比较敏感的应用。,无连接的服务：两个实体之间的通信,无需事先建立连接,，因此，下层资源不需要事先进行预留，,资源可以动态分配,。不能防止报文的丢失、重复或者无序。适合于允许延迟的应用。,可靠传输：传输过程具有差错检测和恢复功能。,差错检测：使用帧校验和,FCS,检测协议数据单元,PDU,中的数据，从而发现错误，并丢弃该,PDU。,差错恢复：对因发现错误而丢失的数据要作出响应，重传该数据。,注意：面向连接的协议不一定提供差错恢复，而具有差错恢复的协议并不一定是面向连接的。,连接与无连接、可靠与不可靠（2）,连接,可靠,协议例子,面向连接,可靠传输,LLC802.2 TCP SPX,不可靠传输,PPP,FrameRelay,虚电路,无连接,可靠传输,TFTP Netware NCP,不可靠传输,UDP IP IPX,等,Synchronize,Acknowledge, Synchronize,Acknowledge,Data Transfer,(,Send Segments),Sender,Receiver,Connection Established,面向连接的会话,会话层、表示层与应用层,会话层：通过多种机制在应用程序间建立、维持和终止会话。常见会话层协议有：,SQL、NFS、RPC,等。,表示层：提供数据格式转换、数据加密、数据表示等服务，保证源端数据能被目的端表示层理解和识别，对应用程序透明。常用表示层协议有：,EBCDIC、ASCII、JPEG、TIFF、GIF、MIDI、MPEG,等。,应用层：是直接与用户进行交互的网络应用程序，提供用户界面，如网页浏览程序、邮件程序等。,数据的封装与解除封装,信息交换的过程发生在对等层之间，源系统中的每一层把控制信息附加在数据头部，而目的系统则逐层去除所收到数据的头部，从中取出真正的数据。,自顶向下，用户数据传输层的数据段网络层的数据包数据链路层的帧物理层的比特流。,对等是一个非常重要的概念，只有对等层才能相互通信。,