第1章 网络系统结构与设计的基本原则

第一单元网络规划和设计第一章网络系统结构与设计的基本原则主讲：叶宇光学习交流QQ群号：1193057412/98四级网络工程师考试题型•1、选择题（每小题1分，共40分）•2、综合题（每空2分，共40分）•3、应用题（共20分）3/98各章节分值分布提示章节分值分布提示第1章网络系统结构与设计的基本原则4道选择题，占试卷比例4%第2章中小型网络系统总体规划与设计方法3道选择题，占试卷比例3%第3章IP地址规划和设计方法4道选择题（4分），1道综合题（10分），在应用题还有1小题（6~10分），占试卷比例20~24%第4章路由设计基础3道选择题（3分），3%第5章局域网技术2道选择题，2%4/98各章节分值分布提示章节分值分布提示第6章交换机及其配置4道选择题，4%，在综合部分，交换机和路由器考查其一，分值10分，10%第7章路由器及其配置4道选择题，4%，在综合部分，交换机和路由器考查其一，分值10分，10%，同时在应用题部分也可能涉及到路由器的配置问题。第8章无线局域网技术3道选择题，3%5/98各章节分值分布提示章节分值分布提示第9章计算机网络信息服务系统的安装与配置5道选择题，5%，1道综合题（10分），共15%第10章网络安全技术4道选择题，4%，在应用题中一般会考查到防火墙和入侵检测技术（5~6分左右），这样共约6~10%第11章网络管理技术4~5道选择题，4~5%，1道综合题（10分），共约14~15%6/98第1章网络系统结构与设计的基本原则年份试题分布题型分值考核要点2010.91~4选择题4RPR技术、无线接入技术、OC-3的传输、HFC接入技术2010.31~4选择题4OC-3的传输、无线接入技术802.11a、宽带城域网QoS、宽带城域网技术2009.91~4选择题4宽带城域网技术、接入技术、RPR技术、OC-12的传输2009.31~4选择题4HFC接入技术、无线接入技术、网络服务质量、RPR技术2008.91~4选择题4汇聚层基本功能、光以太网技术、RPR技术、HFC接入技术2008.41~4选择题4宽带城域网的逻辑结构、核心交换层的特点、ADSL接入技术、无线网络接入技术7/981.1基础知识1.1.1计算机网络的分类1.1.2计算机网络结构的特点1.1.3广域网技术的发展1.1.4局域网技术的发展1.1.5城域网技术的发展8/981.1.1计算机网络的分类•考点一：计算机网络的概念及分类•考点二：局域网、城域网和广域网9/98考点一：计算机网络的概念及分类•概念：计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来，通过功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式、网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的计算机应用系统。•计算机网络首先是一个通信网络，早期的计算机网络主要是广域网，它的结构是由负责数据处理的主计算机与终端以及负责数据通信处理的通信控制处理设备与通信线路所这两部分所组成。从资源构成的角度讲，计算机网络是由硬件和软件组成的。并从功能上将计算机网络逻辑划分为资源子网和通信子网。10/98资源子网与通信子网的二级子网结构11/98计算机网络的功能localISProuterserver1mobileHub/SW泉州用户Hub/SWHub/SWF1、数据通讯/传输server2routerF3、提高数据可靠性F4、分布计算北京用户网络接入设备用户通信网络localAreaNetwork12/98计算机网络的功能1.数据通信(datacommunication)–文件传输、IP电话、email、视频会议、信息发布、交互式娱乐…2.资源共享(resourcesharing)–试图解除“地理上的束缚“,共享软件、硬件、数据/信息3.提高可靠性(highreliability)–依靠可替代的资源，提供连续的高可靠服务：•硬件双机备份•软件和数据库备份4.提高系统处理能力(Distributecompute)–多计算机并行处理；13/98计算机网络的分类•分类：按其覆盖的地理范围分：–局域网LAN(LocalAreaNetwork)–城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)–广域网WAN(WideAreaNetwork)•按网络的拓扑结构分类:星形、总线型、环形、树形、网形、混合型•按网络的传输媒体分类:双绞线、同轴电缆、光纤、无线、卫星•按照网络交换功能分类：电路交换网、报文交换网、分组交换网、帧中继网、ATM网14/98考点二：局域网、城域网和广域网•LAN特点–覆盖的物理范围：小于1km–拓扑结构：共享信道–所使用的传输技术：新–数据传输率：高—（10mbps/100mbps/1Gbps/10Gbps)–延迟：低，0.5ns–误码率：低，10-8~10-12bit/每秒•两种典型的LAN–Ethernet：以太网（10M/100M/1000M…）–Token-Ring：令牌环网15/98常见的局域网的拓扑结构总线型环型：令牌环网星型树型16/98WAN•WAN组成–主机(hosts)：具有独立处理能力的计算机；•单独的主机；•从属某一个LAN中的主机。–通信子网(communicationsubnet)：在主机之间进行数据传递。•传输系统(通信介质、传输设备)•交换系统(交换机、路由器)广域网的物理结构17/98考点三：计算机网络结构由于计算机网络功能越来越强，结构越来越复杂，给设计者带来很大的难度，必须规范之。•网络体系结构(networkarchitecture)计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。是用于指导网络的设计与实现；关键是分层模型和协议。•分层模型(layeringmodel)–简化网络系统设计的复杂性；–可以更加方便地适应网络技术和应用需求变化；–提供一种更为模块化的设计。18/98两种国际标准•ISO制定的国际标准OSI并没有得到市场的认可。•非国际标准TCP/IP现在获得了最广泛的应用。–TCP/IP常被称为事实上的国际标准。19/98分层次的网络体系结构•OSI的七层网络体系结构已经过时•TCP/IP的四层网络体系结构已成主流•使用五层原理体系结构来阐明网络的工作原理较为合适20/98具有五层协议的体系结构•TCP/IP是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。•但最下面的网络接口层并没有具体内容。•因此往往采取折中的办法，即综合OSI和TCP/IP的优点，采用一种只有五层协议的体系结构。21/98TCP/IP与OSI参考模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层第七层第六层第五层第四层第三层第二层第一层应用层（Telnet/ftp/smtp/…）传输层（TCP层）互联网层（IP层）网络接口层TCP/IP参考模型OSI参考模型22/9854321数据链路层应用层运输层网际层物理层ApplicationlayerTransportlayerInternetlayerDatalinklayerPhysicallayer23/985432154321H3物理传输媒体数据部分数据部分数据部分数据部分10100110100101比特流11010111010T2计算机1H5H4H2首部尾部……AP2AP1应用程序数据计算机2比特帧IP数据报IP分组TCP报文段UDP报文段24/98主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部，成为应用层PDU25/98主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用层PDU再传送到运输层加上运输层首部，成为运输层报文26/98主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2运输层报文再传送到网络层加上网络层首部，成为IP数据报（或分组）27/98主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2IP数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧28/98主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2数据链路层帧再传送到物理层最下面的物理层把比特流传送到物理媒体29/98主机1向主机2发送数据•应用层(applicationlayer)5432154321物理传输媒体主机1AP2AP1电信号（或光信号）在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层主机230/98主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2物理层接收到比特流，上交给数据链路层31/98主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分，上交给网络层32/98主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2网络层剥去首部，取出数据部分上交给运输层33/98主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2运输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层34/98主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程35/98主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2我收到了AP1发来的应用程序数据！36/98主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用程序数据应用层首部H510100110100101比特流110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应用程序数据H5应用程序数据H4H5应用程序数据H3H4H5应用程序数据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部37/98主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机210100110100101比特流110101110101计算机2的物理层收到比特流后交给数据链路层H2T2H3H4H5应用程序数据38/98H3H4H5应用程序数据主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层H2T2H3H4H5应用程序数据39/98H4H5应用程序数据H3H4H5应用程序数据主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层40/98H5应用程序数据H4H5应用程序数据主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2运输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层41/98应用程序数据H5应用程序数据主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用层剥去应用层PDU首部后把应用程序数据交给应用进程42/98主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2我收到了AP1发来的应用程序数据！43/98TCP/IP的体系结构应用层运输层网际层网络接口层主机A主机B路由器网络2网络1应用层运输层网际层网络接口层网际层网络接口层4321路由器在转发分组时最高只用到网络层而没有使用运输层和应用层。44/98沙漏计时器形状的TCP/IP协议族HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP网际层网络接口层运输层应用层………网络接口1网络接口2网络接口3EverythingoverIPIP可为各式各样的应用程序提供服务IPoverEverythingIP可应用到各式各样的网络上45/98考点四：网络互连一、网络互连的基本概念•(1)互连(Interconnection):是指网络在物理上的连接,两个网络之间至少有一条在物理上连接的线路,它为两个网络的数据交换提供了物资基础和可能性,但并不能保证两个网络一定能够进行数据交换,这要取决于两个网络的通信协议是不是相互兼容。•(2)互联(internetworking):是指网络在物理和逻辑上,尤其是逻辑上的连接。•(3)互通(intercommunication):是指两个网络