IP通信网络基础知识

IP通信网络基础知识第一章，网际互连基础把一个大的网络划分为一些小的网络就称为网络分段，这些工作由路由器，交换机和网桥来按成。引起LAN通信量出现足赛的可能原因如下:1．在一个广播域中有太多的主机2．广播风暴3．组播4．低的带宽路由器被用来连接各种网络，并将数据包从一个网络路由到另一个网络。默认时，路由器用来分隔广播域，所谓广播域，是指王端上所有设备的集合，这些设备收听送往那个王端的所有广播。尽管路由器用来分隔广播域，但重要的是要记住，路由器也用来分隔冲突域。在网络中使用路由器有两个好处：1．默认时路由器不会转发广播。2．路由器可以根据第三层（网络层）信息对网络进行过滤。默认时，交换机分隔冲突域。这是一个以太网术语，用来描述：某个特定设备在网段上发送一个数据包，迫使同一个网段上的其他设备都必须主要道这一点。在同一时刻，如果两个不同的设备试图发送数据包，就会产生冲突域，此后，两个设备都必须重新发送数据包。网际互连模型当网络刚开始出现时，典型情况下，只能在同一制造商的计算机产品之间进行通信。在20世纪70年代后期，国际标准化组织创建了开放系统互联参考模型，也就是OSI七层模型。OSI模型时为网络而构建的最基本的层次结构模型。下面是分层的方法，以及怎样采用分层的方法来排除互联网络中的故障。分层的方法参考模型时一种概念上的蓝图，描述了通信是怎样进行的。他解决了实现有效通信所需要的所有过程，并将这些过程划分为逻辑上的组，称为层。参考模型的优点OSI模型时层次化的，任何分层的模型都有同样的好处和优势。采用OSI层次模型的优点如下，当然不仅仅是这些：1．通过网络组件的标准化，允许多个提供商进行开发。2．允许各种类型网络硬件和软件相互通信。3．防止对某一层所作的改动影响到其他的层，这样就有利于开发。OSI参考模型OSI模型规范重要的功能之一，是帮助不能类型的主机实现相互之间的数据传输。OSI模型有7个不同的层，分为两个组。上面三层定义了中断系统中的应用程序将被彼此通信，以及如何与用户通信。下面4层定义了三怎样进行端到端的数据传输。下面4层定义了怎样通过物力电缆或者通过交换机和路由器进行数据传输。传输层:1．提供可靠或不可靠的传输2．在重传之前执行错误纠正网络层:1.提供逻辑寻址,以便进行路由选择.数据链路层:1.将数据包组合为字节,字节组合为帧2.使用MAC地址提供对介质的访问3.执行错误检测，但不纠正物理层:1.在设备之间传输比特流2.制定电压大小、线路速率和电缆的引脚数工作在OSI模型的所有7层的网络设备包括:1.网络管理系统(NMS)2.WEB和应用程序服务器3.网关(非默认网关)4.网络主机OSI参考模型的7层和各层的功能1.Applicationlayer文件、打印、消息、数据库和应用程序2.Presentationlayer数据加密、压缩和转换服务3.Sessionlayer会话控制4.Transportlayer端到端连接5.Networklayer路由选择6.DataLinklayer数据组合成帧7.Physicallayer物理拓扑应用层：OSI模型的应用层是用户与计算机进行实际通信的地方。表示层：表示层因它的用途而得名：它为应用层提供数据，并负责数据转换和代码的格式化。会话层：会话层负责建立、管理和终止表示层实体之间的会话连接。传输层：传输层将数据分段并重组为数据流。网络层：网络层负责设备的寻址，跟踪网络中设备的位置，并决定传送数据的最佳路径，这意味着网络层必须在位于不同地区的互联设备之间传输数据流。数据链路层：数据链路层提供数据的物理传输，并处理出错通知、网络拓扑和流量控制。物理层：物理层是最低层，物理层的功能有两个：发送和接收位流。以太网（ETHERNET）组网以太网采用竞争型的介质访问方法，允许网络上的所有主机共享同一条链路的带宽。以太网采用带冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）技术。采用CSMA/CD协议的网络将承受巨大的冲突压力，包括：1．延迟2．低的吞吐量3．拥塞半双工和全双工以太网半双工以太网在原始的802.3以太网中定义，它只适用一对线缆，数字信号在线路上是双向传输的。半双工以太网也采用CSMA/CD协议，以防止产生冲突，如果产生了冲突，就允许重传。全双工以太网是用两对电缆线，而不失向半双工方式那样是用一对电缆线。全双工以太网可以用于下列3种情况：1．交换机到主机的连接2．交换机到交换机的连接3．使用交叉电缆的从主机到主机的连接以太网的数据链路层以太网的数据链路层负责以太网寻址，通常成其为硬件寻址或MAC寻址。有四种不同类型的以太网帧可用：1．Ethernet_II2．IEEE802.33．IEEE802.24．SNAPEthernet寻址它采用截至访问控制（MediaAccessControl,MAC）地址进行寻址，MAC地址被烧入每个以太网网卡中。MAC地址也叫硬件地址，它采用48位（6个字节）的十六进制格式。Ethernet帧数据链路层负责将位组合成字节，并将字节组合成帧。802.3帧的格式:前导(Preambl)帧起始定界符/同步（StartFrameDelimiter,SFD）/Synch目的地址（DestinationAddress,DA）源地址（SourceAddress,SA）长度（Length）或类型（Type）字段数据（Data）帧效验序列（FrameCheckSequence,FCS）Ethernet物理层Ethernet最早由DIX实现。这是一种传输速率为10Mb/s的网络，其物理介质可以是同轴电缆、双绞线和光纤。下面是原始的IEEE802.3标准：10Base210Base510BaseT下面是扩展的IEEE802.3标准：100BaseTX100BaseFX1000BaseCX1000BaseT1000BaseSX1000BaseLXEthernet电缆的连接可用的Ethernet电缆类型有：1．直通电缆2．交叉电缆3．反转电缆直通电缆：1．主机到交换机或集线器2．路由器到交换机或集线器交叉电缆：1．交换机到交换机2．集线器到集线器3．主机到主机4．集线器到交换机5．路由器直连到主机反转电缆：这种类型的电缆不是用来将各种Ethernet部件连接起来，而是反转的Ethernet电缆来实现从主机到路由器控制台串行通信（com）端口的连接。无线联网（WirelessNetworking）数据封装当主机向其他的设备跨网络传输数据时，数据就要进行封装，就是在OSI模型的每一层加上协议信息。每一层只与接收设备上相应的对等层进行通信。Cisco的3层（层次）模型Cisco的层次模型可以用来帮助设计，实现核维护可扩展的、可靠的、性能价格比高的层次化的互联网络。Cisco定义了3个层次，下面是3个层次和他们的典型功能：1．核心层：骨干核心层就是网络的中心。他位于顶层，负责可靠而迅速的传输大量的数据流。网络核心层的唯一意图是，尽可能快的交换数据流。2．分配层：路由分配层有时也称为工作组层，它是接入层和核心层之间的通信点。分配层主要功能是提供路由、过滤和WAN接入，如果需要的话，他还决定数据报可以怎样对核心层进行访问。3．接入层：交换接入层控制用户和工作组对互联网络资源的访问。接入层也称桌面层。大多数用户所需要的网络资源将在本地获得，分配层处理远程服务的数据流。第二章，因特网协议TCP/IP模型1．Telnet它允许一个用户在一个远程的客户机上，访问另一台机器上的资源。2．FTP文件传输协议实际上就是传输文件的协议，它可以应用在任意两个主机之间。3．TFTP简单文件传输协议是FTP的简化版本，只有在你确切地知道想到得到的文件名及他的准确位置时，才可有选择的使用TFTP。4．NFS网络文件系统在文件共享中是一个特殊的协议珍宝。他允许两个不同类型的文件系统实现互操作。5．SMTP简单又见传输协议，是对应于我们普遍使用的被称为E-mail的应用，他描述了邮件投递中的假脱机、排列及方法。6．LPD行式打印机守护进程协议，使被设计用于实现打印机共享的。7．XWindow为客户-服务器业务而设计，XWindow定义了一个编写基于图形化用户界面（GUI）的客户-服务器应用程序的协议8．SNMP简单网络管理协议采集并使用一些有价值的网络信息。9．DNS域名服务可以解析主机名，特别是Internet名。10．DHCP/BootP动态主机配置协议可以为主机分配IP地址。主机到主机层协议主机到主机层的主要目的，是将上层的应用从网络传输的复杂性中屏蔽出来。在这里将描述着一层上的两个协议：1．传输控制协议（TCP）2．用户数据报协议（UDP）传输控制协议传输控制协议通常是从应用程序中得到大段的信息数据，然后将它分割成若干个数据段。TCP的数据段格式TCP报头是一个20字节长的段，在带有选项时可以达到24个字节。在TCP数据段中包含如下字段：1．源端口2．目的端口3．序列号4．确认应答号5．偏移量6．保留7．代码位8．窗口9．效验和10．紧急指针11．选项12．数据用户数据报协议如果将用户数据报协议（UDP）与TCP座一个比较，UDP基本是一个缩小规模的经济化模式，有时也被称为瘦协议。UDP数据段的格式在UDP数据段中包含了下列字段：1．源端口2．目的端口3．数据段长度4．CRC5．数据主机到主机层的重要概念TCP和UDP的重要功能TCPUDP排序无序可靠不可靠面向连接无连接虚电路低开销确认无确认窗口流量确认没有窗口或流量控制端口号TCP和UDP都必须使用端口号来与上层进行通信，因为他们需要跟踪同时使用网络进行的不同的会话过程。不使用带有众所周知的端口号的应用程序的虚电路时从一个指定的范围中随机地指定端口号。下面解释了可以使用的不同的端口号：1．低于1024的端口号被称为众所周知的端口号，他们是由RFC3232所定义。2．大于1024及1024的端口号被上层用来建立与其他主机的会话，并且在TCP数据段中被TCP用来作为源方和目的方的地址。因特网层协议在TCP/IP的模型中，设置因特网层有两个主要的理由：路由及为上层提供一个简单的网络接口。没有任何一个其他的高层或低层协议会涉及到任何有关路由的功能，这个复杂和重要的任务是完全属于因特网层。因特网层协议：1．因特网协议（IP）2．因特网控制报文协议（ICMP）3．地址解析协议（ARP）4．逆向地址解析协议（RARP）因特网协议（IP）因特网协议其实质就是因特网层。其他的协议仅仅是建在离其基础上用于支持IP协议的。IP是从主机到主机层处接受数据段的，在需要时再将他们组合成数据报（数据包），然后接收方的IP再重新组合数据报为数据段。每个数据报都被指定了发送者和接收者的IP地址。每个接收了数据报的路由器都是基于数据包的目的IP地址来决定路由的。构成IP报头的字段如下：1．版本42．报头长度（HLEN）43．IP优先位或ToS84．总长度165．标识166．标志37．分段偏移138．TTL(存活期)89．协议810．报头和效验和1611．源IP地址3212．IP选项0或3213．数据可变注：后面的数字表示长度在IP报头的协议字段中可能发现的协议协议协议号ICMP1IGRP9EIGRSP88OSPF89IPv641GRE47IPXinIP111Layer-2tunnel(L2TP)115因特网控制报文协议因特网控制报文协议（ICMP）工作在网络层，它被IP用于提供许多不同的服务。ICMP是一个管理性协议，并且也是一个IP信息服务的提供者。他的信息是被作为IP数据报来传送的。下面是与ICMP相关的一些常见的事件和信息：1．目的不可达如果路由器不能再向前发送某个IP数据报，这是路由器会使用ICMP来传送一个信息返回给发送端，来通告这一情况。2．缓冲区满如果路由器用于接收输入数据的内存缓冲区已经满了，他将会使用ICMP向外发送这个信息直道拥塞解除。3．跳每个ip数据报都被分配了一个所允许经过路由器个数的数值，被称为跳（hop）。4．PingPing（即数据包的因特网探测）使