相关网络技术基础知识

第1章相关网络技术基础知识1.1OSI参考模型1.1.1OSI参考模型的分层结构图1-1-1OSI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协议表示层协议会话层协议传输层协议网络层协议数据链路层协议物理层协议主机A主机B1.1.2OSI参考模型中各层的作用1．物理层（PhysicalLayer）2．数据链路层（DataLinkLayer）3．网络层（NetworkLayer）4．传输层（TransportLayer）5．会话层（SessionLayer）6．表示层（PresentationLayer）7．应用层（ApplicationLayer）1.1.3OSI参考模型中的数据封装过程图1-1-2OSI参考模型中的数据封装过程应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层DATAAHDATAAHDATAPHAHDATAPHSHAHDATAPHSHTHAHDATAPHSHTHNHAHDATAPHSHTHNHDTDH比特流应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层封装数据发送端数据接收端1.2TCP/IP参考模型图1-2-1TCP/IP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应用层传输层网络互连层主机到网络层OSI参考模型TCP/IP参考模型数据段数据包数据帧比特1.2.1TCP/IP参考模型的层次结构图1-2-2TCP/IP参考模型的层次结构FTP、TELNET、HTTPTCPUDPIP802.3以太网802.2EIA/TIA-232，449、V.35、V.21HDLC、PPP、FRAME-RELAY令牌环网SNMP、TFTP、NTP主机到网络层网络互连层传输层应用层1.2.2TCP/IP报文格式1．IP报文格式图1-2-3TCP/IP报文封装IP头部FCSEthernet帧头TCP头部上层数据IP头部（报头）格式图1-2-4IP头部格式版本0001020304050607080910111213141516171819202122232425262728293031报头长度总长度标识标志段偏移量生存期协议头部校验和源地址目标地址可选项数据服务类型Bit2．TCP数据段格式图1-2-5TCP头部结构0001020304050607080910111213141516171819202122232425262728293031目标端口号顺序号头部长度确认号窗口大小可选项数据源端口号Bit保留紧急指针校验和FINSYNRSTPSHACKURG3．UDP数据段格式图1-2-6UDP数据段格式0001020304050607080910111213141516171819202122232425262728293031目标端口号数据源端口号Bit校验和长度1.2.3套接字图1-2-7常见协议和对应的端口号FTPTCP端口号传输层应用层TELNETSMTPDNSTFTPSNMPRIPUDP2325536952020211611621.2.4TCP连接建立、释放时的握手过程1．TCP建立连接的三次握手过程图1-2-8TCP建立连接的三次握手过程主机A主机B（发送序号＝200）（标志位：SYN=1）1st（发送序号＝500）（确认序号＝201）（标志位：SYN=1，ACK=1）2nd（发送序号＝201）（确认序号＝501）（标志位：ACK=1）3rd2．TCP释放连接的四次握手过程图1-2-9TCP断开连接的四次握手过程主机A主机B（发送序号＝200）（确认序号＝500）（标志位：ACK=1，FIN=1）1st（发送序号＝500）（确认序号＝201）（标志位：ACK=1）2nd（发送序号＝201）（确认序号＝502）（标志位：ACK=1）4th（发送序号＝501）（标志位：ACK=1，FIN=1）3rd1.2.5滑动窗口（SlidingWindows）1.3局域网技术1.3.1以太网概述1973年，施乐公司（Xerox）－“以太网（Ethernet）”。1979年，Xerox与DEC、Intel—DIX1.0。1980年2月，（美国）电气电子工程师学会（IEEE）－IEEE802标准。1982年，DIX2.0。1983年，Novell－802.3原始帧格式（802.3raw）。1984—1985年，IEEE802.1～IEEE802.5。其中，两种802.3帧格式－802.3SAP和802.3SNAP。后来，国际标准化组织－ISO8802。1.3.2以太网技术概述1．Ethernet地址图1-3-1Ethernet地址2．CSMA/CD逻辑链路控制LLC（LogicLineControl）子层介质访问控制MAC（MediaAccessControl）子层00－0D－8847－58－2C设备编号厂商代码－Ethernet地址图1-3-2LLC和MAC子层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层高层LLCMAC物理层OSI参考模型局域网参考模型1.3.3以太网帧格式EthernetII即DIX2.0：Xerox与DEC、Intel在1982年制定的以太网标准帧格式。Cisco名称为：ARPA。Ethernet802.3raw：Novell在1983年公布的专用以太网标准帧格式。Cisco名称为：Novell-Ether。Ethernet802.3SAP：IEEE在1985年公布的Ethernet802.3的SAP版本以太网帧格式。Cisco名称为：SAP。Ethernet802.3SNAP：IEEE在1985年公布的Ethernet802.3的SNAP版本以太网帧格式。Cisco名称为：SNAP。图1-3-3以太网帧前导字符图1-3-4EthernetII帧格式图1-3-5Ethernet802.3raw帧格式图1-3-6Ethernet802.3SAP帧格式1010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101011目标MAC地址类型源MAC地址数据FCS6字节6字节2字节4字节46－1500字节目标MAC地址总长度源MAC地址数据FCS6字节6字节2字节4字节44－1498字节0xFFFF2字节目标MAC地址总长度源MAC地址数据FCS6字节6字节2字节4字节43－1497字节DSAP1字节SSAP1字节控制1字节目标MAC地址总长度源MAC地址数据FCS6字节6字节2字节4字节38－1492字节0xAA1字节0xAA1字节0x031字节类型2字节OUIID3字节图1-3-7Ethernet802.3SNAP帧格式1.3.4IEEE802标准系列1．100BaseT1995年6月，IEEE802.3u标准所定义。100Base-TX100Base-F100Base-T42．1000BaseT1000Base-SX：使用芯径为50μm或62.5μm，工作波长为850nm或1300nm的多模光纤，采用8B/10B编码方式，传输距离分别为260m和525m。1000Base-LX：使用芯径为9μm、50μm或62.5μm，工作波长为1300nm的多模、单模光纤，采用8B/10B编码方式，传输距离分别为550m和3km～10km。1000Base-CX：使用150欧姆平衡屏蔽双绞线（STP），采用8B/10B编码方式，传输速率为1.25Gbps，传输距离为25m。1000Base-T：使用4对5类非平衡屏蔽双绞线（UTP），传输距离为100m。3．万兆以太网2000年3月，IEEE802.3ae2002年7月10GBase-X10GBase-R10GBase-W1.4ARP协议和ICMP协议1.4.1ARP协议1．ARP工作原理图1-4-1ARP广播以太网HOSTAHOSTBHOSTCIP:1.1.1.1/24IP:1.1.1.2MAC:???MAC:11-11-11-11-11-11IP:1.1.1.2/24MAC:22-22-22-22-22-22IP:1.1.1.3/24MAC:33-33-33-33-33-331、ARP请求广播数据包IP:1.1.1.2MAC:22-22-22-22-22-222、ARP应答单播数据包2．ARP报文格式图1-4-2ARP请求协议报文头部格式操作类型0001020304050607080910111213141516171819202122232425262728293031硬件地址长度源MAC地址目标IP地址Bit协议地址长度广播MAC地址（全1）广播MAC地址（全1）源MAC地址硬件类型协议类型源MAC地址源MAC地址目标MAC地址（全0）目标MAC地址（全0）源IP地址源IP地址协议类型3．ARP缓冲区图1-4-3Windows环境下，命令arp–a的输出图1-4-4路由器中showarp命令的输出Router#showarpProtocolAddressAge(min)HardwareAddrTypeInterfaceInternet210.31.224.23300060.94b9.d14bARPAFastEthernet0/1Internet210.31.224.18600800.20a9.a544ARPAFastEthernet0/1Internet210.31.221.254000e0.4ce0.eadbARPAFastEthernet1/0Internet210.31.221.253-000b.fdd2.9c91ARPAFastEthernet1/0Internet210.31.224.254-000b.fdd2.9c82ARPAFastEthernet0/1Internet61.240.133.177000e0.fc04.c541ARPAFastEthernet0/0Internet61.240.133.178-000b.fdd2.9c81ARPAFastEthernet0/0Router#1.4.2ICMP协议1．ICMP协议ICMP报文分为两种类型:ICMP差错报文ICMP询问报文2．ICMP回射请求和应答报文头部格式图1-4-5ICMP回射请求和应答报文头部格式校验和0001020304050607080910111213141516171819202122232425262728293031类型（0、8）IP头部（20字节）标识符选项（若有）Bit代码（0）序列号3．ICMP目标不可达报文图1-4-6ICMP目标不可达报文头部格式校验和0001020304050607080910111213141516171819202122232425262728293031类型（0、8）IP头部（20字节）标识符选项（若有）Bit代码（0）序列号4．ICMP超时报文头部格式图1-4-7ICMP超时报文头部格式校验和0001020304050607080910111213141516171819202122232425262728293031类型（11）IP头部（20字节）未定义（全0）IP头部（包括选项）+原始IP数据报中数据的前8字节Bit代码（0、1）5．Ping命令Ping命令利用ICMP回射请求报文和回射应答报文来测试目标系统是否可达。1.5路由、交换与远程访问技术1.5.1路由技术图1-5-1路由选择1.5.2交换技术图1-5-2园区网分层设计模型………………SiSiSiSi核心层分布层访问层1.5.3远程访问技术远程访问的三种可选的服务类型：专线连接电路交换包交换1.5.4完整的园区网实现图1-5-3一个较为完整的园区网实现…Vlan10:F0/1-10SiSiCoreLayerAccessLayerLayer2SwitchLayer3SwitchPSTNRASAccessSwitch1Vlan20:F0/11-20Vlan30:F0/1-10AccessSwitch2Vlan40:F0/11-20…F0/23F0