华为网络工程师基础教程

华为网络工程师培训基础教程西南师范大学网络技术室整理2005.5“网络工程师培训”基础教程第一章网络基础知识第一章网络基础知识.1培训目标培训目标网络的演进与层次模型TCP/IP协议简介局域网与广域网本章介绍网络的基础知识，包括网络的演进和层次化模型、TCP/IP协议简介、局域网和广域网的定义及常用设备原理、常用协议原理与常用组网方式、一些协议特性的比较、以及不同的费用和性能需求下网络组网方式的选用。1“网络工程师培训”基础教程第一章网络基础知识.2.2.1网络的演进与层次模型网络的演进网络的演进HostNetwork简单的联接：1960’S——1970’SHostLowSpeedLines网络化联接：1970’S——1980’SpcServerLocalNetworkInternetingNetwork网络间互联：1980’S——1990’SBranch.NetworkpcBranch.NetworkWANBranch.Networkpcpc六十至七十年代，网络的概念主要是基于主机架构的低速串行联接，提供应用程序执行、远程打印和数据服务功能。IBM的SNA架构与非IBM公司的X.25公用数据网络是这种网络的典型例子。七十至八十年代，出现了以个人电脑为主的商业计算模式。最初，个人电脑是独立的设备，由于认识到商业计算的复杂性，局域网产生了。局域网的出现，大大降低了商业用户打印机和磁盘昂贵的费用。八十年代至九十年代，远程计算的需求不断地增加，迫使计算机界开发出多种广域网络协议，满足不同计算方式下远程联接的需求，网间网的互联极大程度地发展起来。2“网络工程师培训”基础教程第一章网络基础知识.2.2OSI七层模型及其功能OSI七层模型及其功能ApplicationPresentationSessionTransportNetworkDatalinkPhysicalNetworkprocessestoapplicationDatarepresentationInterhostcommunicationEnd-to-EndconnectionsAddressesandbestpathAccesstomediaBinarytransmission在七十年代末，国际标准化组织ISO提出了开放系统互连参考模型。协议分层大大简化了网络协议的复杂性，这实际也是自顶向下、逐步细化的程序设计方法的很好的应用。网络协议按功能组织成一系列“层”，每一层建筑在它的下层之上。分成的层数，每一层的名字、功能，都可以不一样，但是每一层的目的都是为上层提供一定的服务，屏蔽低层的细节。物理层涉及到通信在信道上传输的原始比特流，它实现传输数据所需要的机械、电气、功能性及过程等手段。数据链路层的主要任务是提供对物理层的控制，检测并纠正可能出现的错误，使之对网络层显现一条无错线路；并且进行流量调控。网络层检查网络拓扑，以决定传输报文的最佳路由，其关键问题是确定数据包从源端到目的端如何选择路由。传输层的基本功能是从会话层接受数据，并且在必要的时候把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误。会话层允许不同机器上的用户建立会话关系，在协调不同应用程序之间的通信时要涉及会话层，该层使每个应用程序知道其它应用程序的状态。表示层关注于所传输的信息的语法和意义，它把来自应用层与计算机有关的数据格式处理成与计算机无关的格式。应用层包含大量人们普遍需要的协议，并且具有文件传输功能。其任务是显示接收到的信息，把用户的新数据发送到低层。3“网络工程师培训”基础教程第一章网络基础知识.2.3网络设备在层次模型中所处的位置网络设备在层次模型中所处的位置ApplicationPresentationSessionTransportNetworkDatalinkPhysicalGatewayRouter、Level3SwitchBridge、Level2SwitchRepeater、Hub在分层模型中，对等是一个很重要的概念，因为只有对等层才能相互通信，一方在某层上的协议是什么，对方在同一层次上也必须是什么协议。理解了对等的含义，则很容易把网络互连起来：两个网络在物理层就相同，使用中继器就可以连起来；如果两个网络物理层不同，链路层相同，使用桥接器可以连起来；如果两个网络物理层、链路层都不同，而网络层相同，使用路由器可以互连；如果两个网络协议完全不同，使用协议转换器（网关）可以互连。上面提到的设备分别是：中继器（Repeater）：工作在物理层，在电缆之间逐个复制二进制位（bit）；桥接器（Bridge）：工作在链路层，在LAN之间存储和转发帧（frame）；路由器（Router）：工作在网络层，在不同的网络之间存储和转发分组（packet）。协议转换器（Gateway）：工作在三层以上，实现不同协议的转换。Internet中通常把路由器也叫网关（Gateway）。4TELNETSMTPTFTPFTPTCPUDPIP、ICMP、ARP“网络工程师培训”基础教程第一章网络基础知识.2.4OSI模型与TCP/IP协议的对应关系OSI模型与TCP/IP协议的对应关系OSIReferenceModelTCP/IPProtocolApplicationNetwareArchitectureApplicationPresentationNetbiosNetwareNCPSessionTransportNetworkDatalinkPhysicalEmulatorShellSPXIPXEthernetTokenRingOthers今世界上最流行的TCP/IP协议的层次并不是按OSI参考模型来划分的，只跟它有一种大致的对应关系。网络层协议主要包括IP协议，实现IP包的封装和发送，分组路由和避免阻塞是这里的关键设计问题。传输层定义了两个端到端的协议：传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。TCP/IP不涉及会话层和表示层。应用层含有所有的高层协议，如虚拟终端协议Telnet、文件传输协议FTP和电子邮件协议SMTP。另有NOVELL公司的SPX/IPX协议以供参照。5“网络工程师培训”基础教程第一章网络基础知识.2.5数据的封装数据的封装ApplicationApplicationPresentationSessionTransportNetworkDataNetworkDataHeaderPresentationSessionTransportNetworkDatalinkPhysicalHOSTAFrameNetworkDataHeaderHeader0101101010110001FrameTrailerDatalinkPhysicalHOSTB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中，而目的系统的每一层则对接收到的信息进行分解，并从数据中移去控制信息。高层的协议将数据传递到网络层后，形成标准的数据包，而后传送到数据链路层，添加链路层的控制信息，形成帧，再传递到物理层，在物理层网络传送原始的比特流。6“网络工程师培训”基础教程第一章网络基础知识.3TCP/IP协议简介.3.1TCP/IP传输层协议概揽TCP/IP传输层协议概揽ApplicationTransportInternetTransmissionControlProtocol(TCP)UserDatagramProtocol(UDP)NetworkInterfaceHardware传输控制协议TCP是一个面向联接的协议，允许从一台机器发出的字节流无差错地发往到互联网上的其他机器。用户数据报协议UDP是一个不可靠的无联接的协议，用于不需要排序和流量控制能力而是自己完成这些功能的应用程序。7“网络工程师培训”基础教程第一章网络基础知识.3.2TCP/IP网络层协议概揽TCP/IP网络层协议概揽ApplicationTransportInternetNetworkInterfaceHardwareInternetProtocol(IP)InternetControlMessageProtocol(ICMP)AddressResolutionProtocol(ARP)ReverseAddressResolutionProtocol(RARP)网络层的IP协议，实现了IP包的封装和寻径发送，它的功能是主机可以把分组发往任何网络并使分组独立地传向目标。这些分组到达的顺序和发送的顺序可能不同。另外，TCP/IP的网络层还包括了互联网络控制消息协议ICMP、地址解析协议ARP、反向地址解析协议RARP。8“网络工程师培训”基础教程第一章网络基础知识.3.3ICMP检测ICMP检测使用PING命令测试B可达吗？AB我在！ICMPEchoRequestICMPEchoReply互联网络控制消息协议ICMP是一个网络层的协议，它提供了错误报告和其它回送给源点的关于IP数据包处理情况的消息，RFC792中有关于ICMP的详细说明。ICMP包含几种不同的消息，其中EchoRequest由Ping命令产生，主机可通过它来测试网络的可达性，ICMPEchoReply消息表示该节点是可达的。9“网络工程师培训”基础教程第一章网络基础知识.3.4地址解析协议ARP地址解析协议ARP映射IP到Ethernet本地ARP我需要10.0.0.1的以太网地址10.0.0.210.0.0.1收到广播,这是我的以太网地址！IP:10.0.0.1=???Ethernet=:0010:0020:0030地址解析协议ARP是一种广播协议，主机通过它可以动态地发现对应于一个特殊IP网络层地址的MAC层地址。主机A发送的ARP请求报文中，带有自己的IP地址到MAC地址的映射。主机B收到请求报文后，将其中的地址映射存到自己的ARP高速缓存中，并把自己的IP地址到MAC地址的映射作为响应发回主机A。10“网络工程师培训”基础教程第一章网络基础知识.4.4.1局域网与广域网LAN定义LAN定义LocalAreaNetwork：通常指1000英尺以内的，可以通过某种介质互联的计算机、打印机、modem或其他设备的集合Protocols：网络设备用于交换信息的系列规则和约定Standards：描述了协议的规定;设定了最简的性能集LAN是一个覆盖地理范围相对较小的高速容错数据网络，它包括工作站、个人计算机、打印机和其它设备。LAN为计算机用户提供了资源共享的设备访问，如打印、文件交换、电子邮件交换等等。在这种环境中，LAN定义了一系列的协议支持局域网网络设备的顺利运行。11“网络工程师培训”基础教程第一章网络基础知识.4.2LAN及其常用设备LAN及其常用设备LAN的设计目标：运行在有限的地理区域允许同时访问高带宽的介质通过局部管理控制网络的私有权利提供全时的局部服务联接物理相邻的设备HubBridge/SwitchRouterATMSwitchLAN的设计目标主要面对有限的地理区域，它允许同时访问高带宽的介质。LAN主要通过局部管理控制网络的私有权利，提供全时的局部服务，其连接物理设备一般在相对较近的环境中。LAN的传输形式一般以总线型为主，最常见的以太网采用了载波侦听与冲突检测CSMA/CD协议以支持总线型的结构。12“网络工程师培训”基础教程第一章网络基础知识.4.3常见网络拓扑结构常见网络拓扑结构拓扑结构：总线、星型、树型、环型、网型LAN的拓扑结构定义了组织网络设备的方法，LAN有总线型、星型、树型环型和网型等多种拓扑结构。这些拓扑结构是逻辑结构，和实际的物理设备的构型没有必然的关系，如逻辑总线型和环型拓扑结构通常表现为星型的物理网络组织。13“网络工程师培训”基础教程第一章网络基础知识.4.4以太网原理简介以太网原理简介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PCPCPC基于广播的以太网中，所有的工作站都