第1讲 网络基础与OSI模型

第1讲网络基础与OSI模型Cisco-CCNA第1讲网络基础与OSI模型[学习目标]了解网络组成，网络类型；掌握OSI模型；了解cisco三层组网模型；了解数据的封装与解封装；了解以太网基础。第1讲网络基础与OSI模型[学习重点]网络组成，网络类型；OSI模型；Cisco三层模型。[学习难点]OSI模型；Cisco三层模型；数据的封装与解封装。什么是计算机网络计算机网络：通过通信线路和通信设备将不同地理位置上的计算机系统互连起来的一个计算机系统的集合，通过运行特定的操作系统和通信协议来实现数据通信和资源共享。计算机网络组成计算机网络组成通信线路通信设备计算机系统操作系统通信协议通信子网资源子网计算机网络组成网络类型网络类型局域网广域网互联网局域网LAN定义：通常指几公里以内的，可以通过某种介质互联的计算机、打印机或其它设备的集合。目前,大多数网络都使用某些形式的以太网。特点：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。局域网LAN的设计目标：运行在有限的地理区域；允许网络设备同时访问高带宽的介质；通过局部管理控制网络的权限；提供全时的局部服务；连接物理上相邻的设备。广域网WAN定义：在大范围区域内提供数据通信服务，主要用于互连局域网。WAN分类：公用电话网：PSTN综合业务数字网：ISDN数字数据网：专线帧中继：FrameRelay异步传输模式：ATM广域网WAN的设计目标：运行在广阔的地理区域；通过低速串行链路进行访问；网络控制服从公共服务的规则；提供全时的或部分时间的连接；连接物理上分离的、遥远的、甚至全球的设备OSI七层参考模型OSI模型：1984年由国际标准化组织ISO国际标准化组织提出。目的：提供一个大家共同遵守的标准，解决不同网络之间的兼容性和互操作性问题。分层标准：依据功能来划分。OSI优点OSI七层参考模型的优点：促进标准化工作,允许各个供应商进行开发.各层间相互独立,把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.各层间通过一个接口在相邻层上下通信.OSI分层结构数据流层传输层数据链路层网络层物理层应用层(高)会话层表示层应用层负责主机之间的数据传输负责网络数据传输物理层物理层规定通信设备的机械的、电气的、功能的和规程的特性。主要涉及比特的传输，网络接口卡和网络连接等.重要特点：没有智能性，只能对bit流进行简单的处理。如传输，放大，复制等。物理层设备代表设备：网线：bit流的传输.中继器：信号的放大.集线器：信号的放大和复制.数据链路层数据链路层：在相邻节点之间建立链路，传送数据帧。工作在同一个网段。主要涉及介质访问控制、连接控制、流量控制和差错控制等。重要特点：定义物理地址，标识节点。将bit流组合成数据帧。代表设备代表设备：交换机：能识别数据帧中的MAC地址信息，在同一网段转发数据。有智能，进行定向转发。网络层网络层：是一座桥梁，将不同规范的网络互连起来。在不同网段路由数据包。重要特点：定义IP地址，由32bit的二进制数组成，点分十进制表示。（172.16.1.1/24）路由转发，通过路由表实现三层寻址.IP与MACIP地址与MAC地址：MAC地址（二层）物理地址平面结构身份IP地址（三层）逻辑地址层次结构位置传输层传输层：实现终端用户到终端用户之间的连接。可以实现流量控制、负载均衡。重要特点：分段，使数据的大小适合在网络上传递。区分服务，端口号标识上层的通信进程。（）会话层会话层：在两个应用程序之间建立会话，管理会话，终止会话。一旦建立连接，会话层的任务就是管理会话。主要由操作系统来完成，把不同的应用程序设置内存区间，分配相应的内存，CPU资源，保持不同的应用程序的数据独立性。表示层表示层：将数据转换成接收设备可以了解的格式.翻译数据格式，加密，压缩.应用层应用层：为具体的应用程序提供服务，实现各种网络应用（……）。我们说某个应用程序的界面是否友好，就是应用层完成的。应用层为用户和计算机会话提供一个界面。计算机有他的语言，人有人的语言，人要和计算机交流，必须有一个窗口来把信息传递出来。网络传输和资源子网网络传输：物理层、数链链路层和网络层建立的是一个通信子网，实现数据的点到点传递。称为网络传输层。资源子网：传输层、会话层、表示层和应用层，功能主要在主机上实现，因此又称为主机层或系统层。上四层构成了网络的资源子网。OSI模型的意义OSI模型的意义：提供了网络间互连的参考模型。成为实际网络建模、设计的重要参考工具和理论依据。为我们提供了进行网络设计与分析的方法。OSI模型的缺陷OSI模型的缺陷：许多功能在多个层次重复，有冗余感（如流2.3.4层都有，差错控制等，数据链路层有流控）。各层功能分配不均匀（链路、网络层任务重，会话层任务轻）。功能和服务定义复杂，很难产品化。对等层通信对等层通信：主机A主机BAPDUPPDUSPDU段包帧比特应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层对等层通信每一层利用下一层提供的服务与对等层通信；每一层使用自己的协议。PDU: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。OSI各层的PDU上层:消息传输层:段网络层:包数据链路层:帧物理层:比特数据的封装与解封装数据封装：数据要通过网络进行传输，要从高层逐层的向下传送，如果一个主机要传送数据到别的主机，先把数据装到一个特殊协议报头中，这个过程叫封装。解封装：上述的逆向过程。封装过程封装过程上层数据LLC头+IP+TCP+上层数据IP+TCP+上层数据TCP+上层数据上层数据0101110101001000010传输层数据链路层物理层网络层表示层应用层会话层FCSFCSTCP头LLC头IP头MAC头解封装过程解封装过程上层数据LLC头+IP+TCP+上层数据IP+TCP+上层数据TCP+上层数据上层数据0101110101001000010传输层数据链路层物理层网络层表示层应用层会话层数据传输过程数据传输过程通信介质应用层表示层会话层传输层网络层数据连路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据连路层物理层网络层数据连路层物理层通信介质协议端系统A端系统B以太网以太网：以太网是局域网采用的最通用的通信协议标准。它不是一种具体的网络，是一种技术规范。校园网就是一个典型的局域网实例。以太网类型共享式以太网：所有主机共享一个物理信道。同一时刻，只能一发一收，工作在半双工方式。交换式以术网：可以建立多个独立的信道。同一时刻，既能发，也能收，可工作在全双工方式。冲突域和广播域冲突：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：一个支持共享介质的网段广播域：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）。集线器集线器：同一个冲突域。接入设备越多冲突机率越大交换机交换机：每段有自己的冲突域。广播信息向所有段转发。速率和双工传输速率：１０Ｍ／１００Ｍ／１０００Ｍ／１０Ｇ双工：全双工：同一时刻，即可发送，也可以接收。半双工：同一时刻，只可以发送，或者接收。工作要求：速率一致，双工一致。可以手工设定，也可以自动适应（auto）。CSMA/CD以太网中的CSMA/CD技术：载波侦听多路访问/冲突检测CSMA/CD，是一种介质访问的控制方法，当在同一个共享网络中的不同节点同时传送数据包时，不可避免的会产生冲突，而CSMA/CD机制就是用来解决这种冲突问题。CSMA/CD工作原理CSMA/CD工作原理：当一个节点想在网络中发送数据时，它首先检查线路上是否有其他主机的信号在传送：如果有，说明其他主机在发送数据，自己等一会再试图发送；如果线路上没有其他主机的信号，自己就将数据发送出去，同时，不停的监听线路，以确信其他主机没有发送数据，如果检测到有其他信号，自己就发送一个阻塞信号，通知网段上的其他节点停止发送数据，这时，其他节点也必须等一会再试图发送。CISCO分层网络模型Cisco分层网络模型核心层分布层接入层核心层提供高速的交换基础设施并且通常不操纵分组内容分布层提供接入层各核心层之间的边界接入层通常通过交换机和集线器提供用户到网络的初始连接本章总结通过本章的学习，您应该掌握以下内容:掌握OSI层次模型各层的主要功能。描述数据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问题问题回顾：在网络环境下应用OSI模式有什么优点?下面各图的冲突域和广播域是多少？集线器交换机路由器