16计算机网络基础知识

黄陂区电化教育站学习目标•理解网络结构•知道局域网和广域网的基本概念•掌握ISO参考模型的基本结构•了解TCP/IP模型•交换机和路由器的功能2015黄陂区教育城域网管理员培训网络概述•网络定义•LAN和WAN•拓扑结构•标准化组织2015黄陂区教育城域网管理员培训计算机网络SOHO移动用户企业内部网酒店网Internet2015黄陂区教育城域网管理员培训服务器储存群通信协议5432154321TCP/IP协议栈TCP/IP协议栈网络协议是网络设备之间通信规则的正式描述。SourceHostASourceHostB请问可以用TCP/IP和你通信吗？好啊，我也懂TCP/IP2015黄陂区教育城域网管理员培训网络的演进Host低速连接基于网络的连接1970’S—1980’S网络互联1980’S——主机主机主机WAN简单连接1960’S—1970’SHost2015黄陂区教育城域网管理员培训LAN定义•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、modem或其它设备的集合。•特点：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。•标准：描述了协议的规定，设定了最简的性能集。2015黄陂区教育城域网管理员培训LAN常用设备•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HUB交换机路由器ATM交换机•路由器作用，使不同的网段能够转发交换数据包2015黄陂区教育城域网管理员培训主要局域网技术以太网令牌令牌环网FDDI环网WAN的定义和分类•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：DDN-X.25共用分组交换网-帧中继：FrameRelay-异步传输模式：ATM2015黄陂区教育城域网管理员培训WAN的常用设备•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。•Modem/CSU/DSU路由器广域网交换机接入服务器2015黄陂区教育城域网管理员培训带宽和延迟•带宽：描述在一定时间范围内数据从网络的一个节点传送到任意节点的容量，通常用bit/s表示•以太网带宽：10Mbit/s、100Mbit/s、1000Mbit/s等。•延迟：描述网络上数据从一个节点传送到另一个节点所经历的时间。2015黄陂区教育城域网管理员培训常见的网络拓扑结构总线型星型树型环型网形拓扑结构：2015黄陂区教育城域网管理员培训标准化组织•国际标准化组织（ISO）•电子电器工程师协会（IEEE）•美国国家标准局（ANSI）•电子工业协会（EIA/TIA）•国际电信联盟（ITU）•INTERNET架构委员会（IAB）2015黄陂区教育城域网管理员培训OSI参考模型•物理层•数据链路层•网络层•传输层•会话层、表示层和应用层2015黄陂区教育城域网管理员培训OSI参考模型•OSIRM：开放系统互连参考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel)•OSIRM:定义了网络中设备所遵守的层次结构。•分层结构的优点：-简化网络的操作-提供设备间兼容性和标准接口-促进标准化工作-结构上可以分隔-易于实现和维护2015黄陂区教育城域网管理员培训七层功能7654321高层：负责主机之间的数据传输底层：负责网络数据传输应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层2015黄陂区教育城域网管理员培训七层功能7654321提供应用程序间通信提供介质访问、链路管理等处理数据格式、数据加密等建立、维护和管理会话建立主机端到端连接寻址和路由选择比特流传输应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层2015黄陂区教育城域网管理员培训•每一层都利用下层提供的服务与对等层通信；每一层都使用自己的协议。HostAHostBAPDUPPDUSPDUSegment（段）Packet（包）Frame（帧）Bit（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2015黄陂区教育城域网管理员培训对等层通信数据封装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Data主机交换机路由服务器数据的封装和解封装过程DataDataDataMMMMMMDataDataDataDataMMMMMM2015黄陂区教育城域网管理员培训物理层•物理层：定义电压、接口、线缆标准、传输距离等•物理层介质：–同轴电缆（coaxialcable）：细缆和粗缆–双绞线（twistedpair）：UTP、STP–光纤（fiber）：单模、多模–无线（wireless）：红外线、蓝牙BlueTooth、WLAN技术应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层2015黄陂区教育城域网管理员培训物理层•局域网与物理层–线缆标准：10Base-T、100Base-T、100Base-TX/FX、1000Base-T、1000Base-SX/LX–网络设备：中继器、集线器2015黄陂区教育城域网管理员培训数据链路层•局域网数据链路层分为2个子层：LLC子层和MAC子层•数据链路层的功能：–物理地址定义–网络拓扑结构–链路参数–差错验证–物理介质访问–流控制（可选）应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层2015黄陂区教育城域网管理员培训MAC地址•MAC地址为48位二进制数，常用12位16进制数表示24位OUI24位EUI00-E0-FC-01-23-45操作系统网络接口卡RAMIP:10.1.1.3ROMMAC:00-E0-FC-01-23-4548位MAC地址网络层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层•编址•路由2015黄陂区教育城域网管理员培训网络地址IP地址IPX地址网络地址主机地址192.168.1.5网络地址主机地址1aceb0b1.0000.0c00.6e25•网络层地址由两部分组成:网络地址和主机地址•网络层地址是全局唯一的2015黄陂区教育城域网管理员培训路由协议和可路由协议IP网络IP网络1.1.1.11.1.2.1可路由协议：IP路由协议：RIP、OSPF、BGP2.1.1.1RIPOSPFBGP2015黄陂区教育城域网管理员培训面向连接和无连接的服务•面向连接的服务：适合延迟敏感性应用–建立连接–数据传输–断开连接•无连接的服务：适合于对延迟不敏感的应用–无需建立连接–资源动态分配2015黄陂区教育城域网管理员培训网络层协议操作网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层表示层会话层传输层应用层RTARTBRTC网络层数据链路层物理层表示层会话层传输层应用层HostAHostBRTARTBRTCRTDRTEHostAHostB2015黄陂区教育城域网管理员培训传输层•传输层功能：–分段上层数据–建立端到端连接–将数据从一端主机传到另一端主机•传输层协议：–主要有TCP/IP协议族的TCP协议和UDP协议，以及IPX/SPX协议组的SPX协议等。应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层2015黄陂区教育城域网管理员培训会话层、表示层和应用层•应用层协议：–为应用程序进程（比如文字处理、邮件、电子表格）提供网络服务–SQL、NFS、RPC等•表示层协议：–定义数据格式与结构–协商上层数据格式–ASCII、MPEG、JPEG等•会话层协议：–主机间通信–建立、维护、终结应用程序之间的会话–文字处理、邮件、电子表格等应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层TCP/IP模型的层次结构应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567应用层传输层网络层网络接口层1234OSI参考模型TCP/IP模型网络层应用层传输层网络层网络接口层1234TCP/IP模型•负责将数据包送达正确的目的–数据包的路由–路由的维护•主要协议–IP–ICMP–IGMP传输层应用层传输层网络层网络接口层1234TCP/IP模型•负责提供端到端通信–数据完整性校验–差错重传–数据的重新排序•主要协议–TCP–UDP应用层应用层传输层网络层网络接口层1234TCP/IP模型•负责处理特定的应用程序细节–远程访问–资源共享•主要协议–Telnet–FTP/TFTP–SMTP/POP3–SNMP/HTTP网络接口层应用层传输层网络层网络接口层1234TCP/IP模型•负责处理与传输介质相关的细节–物理线路和接口–链路层通信•主要协议–以太网/FDDI/令牌环–SLIP/HDLC/PPP–X.25/帧中继/ATMHub同轴电缆共享式以太网中，所有的终端主机都处于同一个冲突域中，局域网中的所有接入终端共享总线的带宽。冲突域冲突域共享式以太网交换式以太网二层交换机冲突域冲突域冲突域在交换式以太网中，交换机的每个端口处于独立的冲突域中，终端主机独占端口的带宽。网桥冲突域冲突域冲突域广播域二层交换机广播域路由器或三层交换机的三层接口处于独立的广播域中，终端主机发出的广播帧在三层接口被终止。三层交换机Hub广播域广播域PCAPCBPCCPCD交换机的作用PCBPCAPCDPCCSWASWB•连接多个以太网物理段，隔离冲突域•对以太网帧进行高速而透明的交换转发•自行学习和维护MAC地址信息交换机的特点•主要工作在OSI模型的物理层、数据链路层•提供以太网间的透明桥接和交换•依据链路层的MAC地址，将以太网数据帧在端口间进行转发MAC地址表初始化E1/0/1E1/0/2E1/0/3E1/0/4PCAPCBPCCPCDMACAddressTableMACAddressPort•交换机刚启动时，MAC地址表内无表项MAC地址表学习过程（1）E1/0/1E1/0/2E1/0/3E1/0/4MACAddressTableMACAddressPort•PCA发出一个到PCD的数据帧•交换机把PCA的帧中的源地址MAC_A与接收到此帧的端口E1/0/1关联起来•交换机把PCA的帧从所有其他端口发送出去（除了接收到帧的端口E1/0/1）PCAPCBPCCPCDMAC_AE1/0/1MAC地址表学习过程（2）E1/0/1E1/0/2E1/0/3E1/0/4MACAddressTableMACAddressPort•PCB、PCC、PCD接收到数据后将目标地址和自己的MAC相比较,PCB、PCC丢弃。•PCD发出数据帧•交换机把接收到的帧中的源地址与相应的端口关联起来PCAPCBPCCPCDMAC_DE1/0/4MAC_AE1/0/1路由器的作用RTCRTBRTARTDRTEPCBPCA•连接具有不同介质的链路•连接网络或子网，隔离广播•对数据报文执行寻路和转发•交换和维护路由信息