A互连网概念综述

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,本章目标,通过本章的学习，您应该掌握以下内容,:,描述数据包在源和目标设备间的传送过程,清楚集线器、交换机和路由器在网络中担当的角色和功能；懂得在什么情况下该用什么样的设备,根据网络需求选择恰当的,Cisco,设备,网络标准,OSI,的基础了解,(,深入理解,）,第,1,页,/,共,45,页,什么是网络,?,能,交换信息,的两台设备组成了最简单的网络,!,第,2,页,/,共,45,页,网际互连模型,OSI,的概念,Open System Interconnect,开放系统互连参考模型，是由,ISO,（国际标准化组织）定义的。,OSI,模型的目的,规范不同系统的互联标准,提供不同厂商间的接口标准,OSI,模型分为七层,OSI,把网络按照层次分为七层，由下到上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。,第,3,页,/,共,45,页,网络分层和优点,layer：,描述了所有需求的有效的通讯过程，并把这些过程逻辑上的组叫做层,分层的优点：,各层间相互独立,.,把复杂网络操作分成低复杂性单元,灵活性好,.,某一层变化不会影响到别层，设计者可专心设计和开发模块功能。促进标准化工作,(,多厂商的设计与研发,),定义了用于即插即用兼容性的标准接口，使网络易于维护和实现,第,4,页,/,共,45,页,OSI,参考模型体系结构,特点,OSI,模型每层都有自己的功能集；,层与层之间相互独立又相互依靠；,上层依赖于下层，下层为上层提供服务,4.,传输层,2.,数据链路层,3.,网络层,1.,物理层,5.,会话层,6.,表示层,面向用户应用,面向数据传输,7.,应用层,第,5,页,/,共,45,页,OSI,参考模型,网络设备传输数据的过程是按照,OSI,参考模型的层次结构运动的,5.,会话层,6.,表示层,7.,应用层,4.,传输层,2.,数据链路层,1.,物理层,4.,传输层,2.,数据链路层,3.,网络层,1.,物理层,5.,会话层,6.,表示层,7.,应用层,数据,3.,网络层,第,6,页,/,共,45,页,应用层,应用层的作用,为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务,常见的应用层协议,http,、,ftp,、,smtp,、,pop3,、,telnet,、,dns,等,应用层,用户,L7,数据,到表示层,FTP,应用层,用户,L7,数据,到表示层,FTP,第,7,页,/,共,45,页,表示层,表示层的作用,数据的解码和编码,数据的加密和解密,数据的压缩和解压缩,L7,数据,数据的编码、,加密和压缩,表示层,从应用层,H6,L6,数据,到会话层,L7,数据,数据的解码、,解密和解压,表示层,到应用层,H6,L6,数据,从会话层,第,8,页,/,共,45,页,会话层,会话层的作用,建立、维护、管理应用程序之间的会话,。,功能,对话控制,同步,L6,数据,会话层,从表示层,syn,L5,数据,到传输层,syn,syn,H5,L6,数据,会话层,到表示层,syn,L5,数据,从传输层,syn,syn,H5,第,9,页,/,共,45,页,传输层,传输层的作用,负责建立端到端的连接，保证报文在端到端之间的传输,传输层的功能,服务点编址、分段与重组、连接控制、流量控制、差错控制,L5,数据,传输层,从会话层,H4,L4,数据,到网络层,H4,H4,L4,数据,L4,数据,L5,数据,传输层,到会话层,H4,L4,数据,从网络层,H4,H4,L4,数据,L4,数据,第,10,页,/,共,45,页,网络层,网络层的作用,负责将分组数据从源端传输到目的端,网络层功能,为网络设备提供逻辑地址,进行路由选择、分组转发,L4,数据,网络层,从传输层,H3,包,L3,数据,到数据链路层,L4,数据,网络层,到传输层,H3,包,L3,数据,从数据链路层,第,11,页,/,共,45,页,数据链路层,数据链路层的作用,为网络层提供透明和可靠的传输服务，在不可靠的物理链路上，提供可靠的数据传输服务,数据链路层的功能,组帧、物理编址、流量控制、差错控制、接入控制,L3,数据,数据链路层,从网络层,H2,T2,帧,L2,数据,到物理层,L3,数据,数据链路层,到网络层,H2,T2,帧,L2,数据,从物理层,第,12,页,/,共,45,页,物理层,物理层的作用,负责发送和接收二进制信号,物理层功能,定义接口和媒体的物理特性,定义位的表示、数据传输速率、信号的传输模式,定义网络物理拓扑,L2,数据,0101010000111100,传输媒体,物理层,从数据链路层,L2,数据,0101010000111100,到数据链路层,物理层,第,13,页,/,共,45,页,允许接入网络资源,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,建立、管理和终止会话,将分组从源端传送到目的端；,提供网络互联,在媒体上传输比特；,提供机械的和电气的规约,对数据进行转换、,加密和压缩,提供可靠的端到端的,报文传输和差错控制,将分组数据封装成帧；,提供节点到节点方式的传输,各层间的联系,第,14,页,/,共,45,页,PDU,PDU（protocol data unit):,每一层使用自己层的协议和别的系统的对应层相互通信，协议层的协议在,对等层,之间交换的信息叫协议数据单元。,上层 :,message,transport layer:segment(,段,),Network layer:packet(,包,),Data-link layer:Frame(,帧,),Physical layer:bit(,位,),第,15,页,/,共,45,页,封装,封装（,encapsulate/encapsulation）：,数据要通过网络进行传输，要从高层一层一层的向下传送，如果一个主机要传送数据到别的主机，先把数据包装到一个特殊协议报头中，这个给数据打包的过程就叫 封装,第,16,页,/,共,45,页,封装过程,数据,数据,数据,网络层报头,数据,数据链路层报头,0101110101001000010,传输层,数据链路层,物理层,网络层,表示层,应用层,会话层,源端口、目的端口,源,IP,、目的,IP,、协议号,二进制流“,0,、,1”,传输层报头,第,17,页,/,共,45,页,解封装数据,数据,网络层报头,+,传输层报头,+,数据,数据链路层报头,传输层报头,+,数据,网络层报头,数据,传输层报头,0101110101001000010,传输层,数据链路层,物理层,网络层,表示层,应用层,会话层,第,18,页,/,共,45,页,定义,介质类型,连接器类型,信号类型,Ethernet,802.3,V.35,EIA/TIA-232,物理层功能,第,19,页,/,共,45,页,物理层设备,集线器,中继器,编码解码器,传输介质连接器,第,20,页,/,共,45,页,物理层:,Ethernet/802.3,集线器,多个主机,主机,10,Base2,细缆以太网10,Base5,粗缆以太网,10,BaseT,双绞线,第,21,页,/,共,45,页,A,B,C,D,物理层,所有设备在同一冲突域,所有设备在同一广播域,所有设备共享相同的带宽,集线器运行在物理层,第,22,页,/,共,45,页,冲突域 广播域,冲突（,collision）：,在以太网中，当两个节点同时传输数据时，从两个设备发出的帧将会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据都会被破坏,冲突域（,collision domain）,一个支持共享介质的网段,广播域(,broadcast domain)：,广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为,router,不转发广播）。,第,23,页,/,共,45,页,集线器：同一个冲突域,接入设备越多冲突机率越大,用,CSMA/CD,技术,第,24,页,/,共,45,页,CSMA/CD,技术,载波侦听多路访问/冲突检测,CSMA/CD（carrier sense multiple access/collision detect),：,发送,等待并检查,如果没有,就发送但是还要监听线路，如有其他主机想发送，就发出一个加强阻塞的,JIM,信号，通知停止发送。作为对,JIM,信号的响应,网络上的节点会在试图重新发送数据之前先等一会,.,如果试图,15,次之后还有冲突,试图发送的节点将会出现超时,.,第,25,页,/,共,45,页,Ethernet,电缆的连接,电缆连接是网络工程师所必需掌握最基本的技能：,直通电缆：,不同设备,之间的连接,反转电缆：用于实现从主机到路由器控制 台串行通信（,COM,）端口的连接，使用这种电缆将运行超级终端的,PC,机与,Cisco,的硬件设备连接起来。,交叉电缆：,相同设备,之间的连接,第,26,页,/,共,45,页,制作电缆,不要去记书上的什么,1 3 2 6,简单！两种标准,A B,A,：橙 蓝 绿 棕,B,：绿 蓝 橙 棕,直通：两头一样,反转：名字得知两头完全相反即可,交叉：一头,A,来一头,B,(,记住浅色在前,还要,3 5,互换,),第,27,页,/,共,45,页,定义,源和目标的,物理地址,与帧关联的高层协议(,Service Access Point,),网络拓扑,帧顺序,数据流控制,有向或无向连接,数据链路层,物理层,EIA/TIA-232,v.35,Ethernet,Frame,Relay,HDLC,802.2,802.3,数据链路层功能,第,28,页,/,共,45,页,MAC,子层,MAC,子层（,media access control):,负责,MAC,寻址和定义介质访问控制方法；,MAC,子层一般的访问控制方式：,1争用式：冲突不可避免；,CSMA/CD；FCFS（first come first service),2轮流式：访问时间可预见，不发生冲突；但是要有,Token,令牌,MAC,子层协议有：802.3 802.5,FDDI（fiber distributed data interface),这三个,LAN,技术的不同在于帧结构和访问机制的不同,第,29,页,/,共,45,页,LLC,子层,LLC,子层（,logical link control):,为上层协议提供,SAP,服务访问点，并为数据加上控制信息,LLC,子层协议：802.2,802.2协议只在,LLC,子层，为以太网和令牌环网提供了通用功能,第,30,页,/,共,45,页,SAP,服务访问点,SAP（Service Access Point,服务访问点,）：LLC,子层为了网络层的各种协议提供服务，而上层可能运行不同协议，为区分不同上层协议的数据，要采用服务访问点,第,31,页,/,共,45,页,数据,源地址,FCS,长度,目标地址,可变长,2,6,6,4,0000.0,C xx.xxxx,厂商自己分配,IEEE,分配,MAC,子层-802.3,前导符,Ethernet II,在这里用,“Type”,指明上层协议，所以不用,802.2.,MAC,地址,8,字节,数据链路层功能(续),第,32,页,/,共,45,页,每段有自己的冲突域,所有的段都在同一广播域,数据链路层,或,1,2,3,1,2,4,交换机和桥运行在链路层,第,33,页,/,共,45,页,交换机,每段有自己的冲突域,广播信息向所有段转发,缓冲区,交换,第,34,页,/,共,45,页,定义与指定协议相关联的源和目标逻辑地址,定义通过网络的路径,多链路连接,网络层,IP,IPX,数据链路层,物理层,EIA/TIA-232,v.35,Ethernet,帧中继,HDLC,802.2,802.3,网络层功能,第,35,页,/,共,45,页,数据,源地址,目标地址,IP,头