中興數(shù)據(jù)通信總復(fù)習(xí)考試資料

數(shù)據(jù)通信\\\1第1次課概述本次內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展網(wǎng)絡(luò)的概念網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成和分類2一、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展早期的計算機(jī)應(yīng)用模式——單機(jī)大、中、小型機(jī)——龐大，昂貴，資源無法共享分散的計算機(jī)構(gòu)成了一個個的信息“孤島”網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生始于20世紀(jì)50年代，產(chǎn)生的原因：資源共享的需求（計算能力、外設(shè)、軟件、數(shù)據(jù)）大型項目的合作（進(jìn)行工程項目協(xié)作）人與人之間的信息溝通（數(shù)據(jù)通信）3從體系結(jié)構(gòu)來觀察，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可分為三個階段（三代網(wǎng)絡(luò)）：1.以主機(jī)為中心的聯(lián)機(jī)終端系統(tǒng)

“計算機(jī)－終端”系統(tǒng)2.以通信子網(wǎng)為中心的主機(jī)互聯(lián)分組交換網(wǎng)絡(luò)3.體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)

層次化結(jié)構(gòu)，并對每層進(jìn)行了精確定義4體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)為什么需要標(biāo)準(zhǔn)化？不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的兼容性和互操作性是推動網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化的原動力而兼容性和互操作性的最終目的仍是資源共享標(biāo)準(zhǔn)化的時機(jī)？先制定標(biāo)準(zhǔn)再開發(fā)，還是先開發(fā)再制定標(biāo)準(zhǔn)？各廠商、研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、方法、理論等方面的研究日趨成熟是基礎(chǔ)5網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化過程的演變廠商標(biāo)準(zhǔn)：IBM-SNA，DEC-DNA等缺點(diǎn)：適用范圍：兼容性？技術(shù)壟斷：競爭？標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一：用戶利益？國際標(biāo)準(zhǔn)（ISOOSI/RM）OpenSystemInterconnection/RecommendedModel(開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，簡稱OSI參考模型)OSI參考模型是一種概念上的網(wǎng)絡(luò)模型，規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的框架：7個層次只說明了做什么（Whattodo），而未規(guī)定怎樣做（Howtodo）太復(fù)雜，幾乎沒有與之完全符合的網(wǎng)絡(luò)事實上的標(biāo)準(zhǔn)：TCP/IP(因特網(wǎng)的骨干協(xié)議)

從體系結(jié)構(gòu)上看，它是OSI參考模型的簡化（4層）64.局域網(wǎng)始于20世紀(jì)70年代以太網(wǎng)是LAN的主流網(wǎng)絡(luò)5.因特網(wǎng)時代InternetNGIIntranet76.“三網(wǎng)”融合指原先獨(dú)立設(shè)計和運(yùn)營的傳統(tǒng)電信網(wǎng)、計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)將趨于相互滲透和相互融合。7.NGN

NGN(NextGenerationNetwork)是以軟交換為核心的，能夠提供包括語音、數(shù)據(jù)、視頻和多媒體業(yè)務(wù)的基于分組技術(shù)的綜合開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。8二、網(wǎng)絡(luò)的概念1.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：相互連接的自治計算機(jī)的集合自治：能獨(dú)立運(yùn)行，不依賴于其他計算機(jī)“主控－從屬”類型的系統(tǒng)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)嗎？“主機(jī)－終端”系統(tǒng)（第一代網(wǎng)絡(luò)）呢？互連：以任何可能的通信連接方式有線方式：銅線、光纖無線方式：紅外、無線電（微波）、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)系統(tǒng)計算機(jī)系統(tǒng)9三、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成硬件網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)端節(jié)點(diǎn)：計算機(jī)中間節(jié)點(diǎn)：交換機(jī)、集中器、復(fù)用器、路由器、中繼器通信鏈路：信息傳輸?shù)耐ǖ牢锢恚簜鬏斀橘|(zhì)邏輯：信道類比——CATV的電纜和頻道之間的關(guān)系軟件通信軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理/安全控制軟件、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件10計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類按地域范圍分類局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork，LAN)城域網(wǎng)(MetropolitanAreaNetwork，MAN)廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork，WAN)按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類星形樹形總線型環(huán)形全連接不規(guī)則（網(wǎng)狀）11按通信傳播方式分類：點(diǎn)對點(diǎn)方式廣播方式按通信介質(zhì)：有線網(wǎng)無線網(wǎng)按通信速率分類：低速網(wǎng)中速網(wǎng)高速網(wǎng)12按使用用戶分類：公用網(wǎng)專用網(wǎng)按使用用戶分類：集中式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分布式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按網(wǎng)絡(luò)環(huán)境分類：部門網(wǎng)絡(luò)（DepartmentalNetwork）企業(yè)網(wǎng)絡(luò)（Enterprise-WideNetwork）校園網(wǎng)絡(luò)（CampusNetwork）

13網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域企業(yè)信息化電子商務(wù)信息發(fā)布與檢索個人通信家庭娛樂網(wǎng)絡(luò)引發(fā)的社會問題14與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織國際標(biāo)準(zhǔn)化組織國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）電氣電子工程師協(xié)會（IEEE）Internet標(biāo)準(zhǔn)化組織因特網(wǎng)協(xié)會（InternetSociety，ISOC）因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究委員會（InternetArchitectureBoard，IAB）因特網(wǎng)工程任務(wù)部（InternetEngineeringTaskForce，IETF）因特網(wǎng)工程指導(dǎo)組（InternetEngineeringSteeringGroup，IESG）因特網(wǎng)研究指導(dǎo)組（InternetResearchSteeringGroup，IRSG）因特網(wǎng)編號管理機(jī)構(gòu)（InternetAssignedNumberAuthority，IANA）電信標(biāo)準(zhǔn)化組織國際電信聯(lián)盟ITU（InternationalTelecommunicationUnion）國際電報電話咨詢委員會CCITT（ConsultativeCommitteeInternationalTelegraphandTelephone）15第2次網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)本次內(nèi)容計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)參考模型五層網(wǎng)絡(luò)參考模型161.發(fā)展歷程網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)提出的背景——計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性、異質(zhì)性不同的通信介質(zhì)——有線、無線等不同種類的設(shè)備——主機(jī)、路由器、交換機(jī)、復(fù)用設(shè)備等不同的操作系統(tǒng)——UNIX、Windows等不同的軟/硬件、接口和通信約定（協(xié)議）不同的應(yīng)用環(huán)境——固定、移動等…不同種類業(yè)務(wù)——分時、交互、實時等寶貴的投資和積累——有形、無形等用戶業(yè)務(wù)的延續(xù)性——不允許出現(xiàn)大的跌宕起伏17結(jié)構(gòu)清晰簡化設(shè)計與實現(xiàn)便于更新與維護(hù)較強(qiáng)的獨(dú)立性和適應(yīng)性對于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用什么方法能合理地組織網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到：解決：分而治之！一個生活中的例子：空中旅行的組織182.分層原理計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中也采用了分層方法。——把復(fù)雜的問題劃分為若干個較小的、單一的局部問題，在不同層上予以解決。網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)方法要解決的問題：網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有哪些層次？每一層的功能是什么？（分層與功能）各層之間的關(guān)系是怎樣的？它們?nèi)绾芜M(jìn)行交互？（服務(wù)與接口）通信雙方的數(shù)據(jù)傳輸要遵循哪些規(guī)則？（協(xié)議）19計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，層、協(xié)議和層間接口的集合被稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。最早的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)源于IBM的SNA其他的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)還有DEC的DNA等由國際化標(biāo)準(zhǔn)組織ISO制定的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)國際標(biāo)準(zhǔn)是OSI/RM實際中應(yīng)用最廣泛的是TCP/IP體系結(jié)構(gòu)事實上的（defacto）標(biāo)準(zhǔn)20層次結(jié)構(gòu)方法的優(yōu)點(diǎn)獨(dú)立性強(qiáng)——耦合程度低上層只需了解下層通過層間接口提供什么服務(wù)——黑箱方法。適應(yīng)性強(qiáng)只要服務(wù)和接口不變，每層的實現(xiàn)方法可任意改變。易于實現(xiàn)和維護(hù)把復(fù)雜的系統(tǒng)分解成若干個涉及范圍小、功能簡單的子單元：使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)清晰，實現(xiàn)、調(diào)試和維護(hù)變得簡單和容易。使設(shè)計人員能專心設(shè)計和開發(fā)所關(guān)心的功能模塊。21對等層通信的實質(zhì)網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)原理禁止不同主機(jī)的對等層之間進(jìn)行直接通信。實際上，每一層必須依靠下層提供的服務(wù)來與另一臺主機(jī)的對等層通信。上層使用下層提供的服務(wù)——Serviceuser；下層向上層提供服務(wù)——Serviceprovider。第n+1層是第n層的服務(wù)用戶，第n-1層是第n層的服務(wù)提供者第n層的服務(wù)也依賴于第n-1層以及以下各層的服務(wù)22通信協(xié)議人際交流的協(xié)議:人類之間“我有一個問題?！薄艾F(xiàn)在幾點(diǎn)了?”…

說明發(fā)送的消息…說明接收到某消息后所應(yīng)采取的行動…說明動作的次序通信協(xié)議:計算機(jī)之間網(wǎng)絡(luò)中所有的通信活動都是由協(xié)議所控制協(xié)議：

定義網(wǎng)絡(luò)實體間發(fā)送和接收報文的格式、順序以及當(dāng)傳送和接收消息時應(yīng)采取的行動。（語義、語法和時序）23人相互交流的協(xié)議和通信協(xié)議之間的對比HiHiWhat’s

thetime?2:00請求連接傳送文件：xxxxx.xxx<文件>time連接確認(rèn)24通信協(xié)議的三要素語義對協(xié)議中各協(xié)議元素的含義的解釋，例如：在HDLC協(xié)議中，標(biāo)志Flag(7EH)表示報文的開始和結(jié)束在BSC協(xié)議中，SOH(01H)表示報文的開始，STX(02H)表示報文正文的開始，ETX(03H)表示報文正文的結(jié)束語法協(xié)議元素與數(shù)據(jù)的組合格式，即報文格式。例如：時序通信過程中，通信雙方操作的執(zhí)行順序和規(guī)則FlagAddressCtrlDataFCSSFlagSOHHEADSTXTEXTETXBCCBSCHDLC25確認(rèn)釋放連接釋放確認(rèn)釋放確認(rèn)連接確認(rèn)數(shù)據(jù)連接請求連接確認(rèn)tt時序例釋放連接數(shù)據(jù)傳輸建立連接26網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中：每層可能會有若干個協(xié)議一個協(xié)議只屬于一個層次協(xié)議可以由軟件或硬件來實現(xiàn)：網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議軟件、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序網(wǎng)絡(luò)硬件常用協(xié)議組：TCP/IP（Windows、UNIX、Linux、…）NetBEUI（Windows）IPX/SPX（NetWare、Windows）27協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，對等層之間交換的信息報文統(tǒng)稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ProtocolDataUnit，PDU）。傳輸層及以下各層的PDU另外還有各自特定的名稱：傳輸層——段（Segment）網(wǎng)絡(luò)層——分組/包（Packet）數(shù)據(jù)鏈路層——幀（Frame）物理層——比特（Bit）PDU由協(xié)議控制信息（協(xié)議頭）和數(shù)據(jù)（SDU）組成:協(xié)議頭部中含有完成數(shù)據(jù)傳輸所需的控制信息:地址、序號、長度、分段標(biāo)志、差錯控制信息……協(xié)議控制信息數(shù)據(jù)（SDU）28下層把上層的PDU作為本層的數(shù)據(jù)加以封裝，然后加入本層的協(xié)議頭部（和尾部）形成本層的PDU。封裝：就是在數(shù)據(jù)前面加上特定的協(xié)議頭部。因此，數(shù)據(jù)在源站自上而下遞交的過程實際上就是不斷封裝的過程。到達(dá)目的地后自下而上遞交的過程就是不斷拆封的過程?！惐龋喊l(fā)送信件數(shù)據(jù)在傳輸時，其外面實際上要被包封多層“信封”。數(shù)據(jù)協(xié)議頭數(shù)據(jù)N+1層PDUN層PDU29數(shù)據(jù)多層封裝數(shù)據(jù)

段頭數(shù)據(jù)

段頭數(shù)據(jù)分組頭幀頭

段頭數(shù)據(jù)分組頭幀尾封裝段分組幀拆封30網(wǎng)絡(luò)參考模型OSI/RM參考模型TCP/IP參考模型31OSI/RM參考模型應(yīng)用層Application表示層Presentation會話層Session傳輸層Transportation物理層Physical數(shù)據(jù)鏈路層DataLink網(wǎng)絡(luò)層Network7654321為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供服務(wù)數(shù)據(jù)表示在用戶間建立會話關(guān)系不同主機(jī)進(jìn)程間的通信在主機(jī)間傳輸分組在節(jié)點(diǎn)間可靠地傳輸幀位流的透明傳輸32物理層（PhysicalLayer）功能：在物理媒體(介質(zhì))上正確地、透明地傳送比特流。服務(wù)：串行和并行協(xié)議(標(biāo)準(zhǔn))：規(guī)定了物理接口的各種特性：機(jī)械：物理連接器的尺寸、形狀、規(guī)格電氣：信號電平，信號的脈沖寬度和頻率，數(shù)據(jù)傳送速率，最大傳輸距離等功能：接口引（線）腳的功能和作用規(guī)程：信號時序，應(yīng)答關(guān)系，操作過程例：RS-232、RS-449、V.24、V.35、G.703/G.70433在兩個相鄰節(jié)點(diǎn)間可靠地傳輸數(shù)據(jù)，使之對網(wǎng)絡(luò)層呈現(xiàn)為一條無錯的鏈路。PDU：幀（Frame）功能：建立與拆除數(shù)據(jù)鏈路連接組幀：幀封裝，按順序傳送，處理返回的確認(rèn)幀物理尋址：MAC地址/物理地址定界與同步：產(chǎn)生/識別幀邊界錯誤檢測/恢復(fù)：可靠的傳輸，CRC，ARQ流量控制：抑止發(fā)送方的傳輸速率，使接收方來得及接收數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）34尋址并選擇合適的路由，把數(shù)據(jù)報從源端傳送到目的端，在需要時對上層的數(shù)據(jù)進(jìn)行分段和重組。功能：在源端與目的端之間建立、維護(hù)、終止網(wǎng)絡(luò)的連接尋址、路由選擇和分組中轉(zhuǎn)分段與組合：大數(shù)據(jù)塊分段，小數(shù)據(jù)塊組合流量控制和擁塞控制多路復(fù)用：為多個傳輸層實體提供網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)差錯檢測與恢復(fù)流量統(tǒng)計和記賬IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer，InternetLayer）35對網(wǎng)絡(luò)層的連接進(jìn)行管理，在源端與目的端之間提供可靠的、透明的數(shù)據(jù)傳輸，使上層服務(wù)用戶不必關(guān)心通信子網(wǎng)的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。傳輸層的特點(diǎn)以上各層：面向應(yīng)用，本層及以下各層：面向傳輸；與網(wǎng)絡(luò)層的部分服務(wù)有重疊交叉，功能取舍取決于網(wǎng)絡(luò)層功能的強(qiáng)弱；只存在于端主機(jī)中；實現(xiàn)源主機(jī)到目的主機(jī)“端到端”的連接在這一點(diǎn)上與網(wǎng)絡(luò)層的區(qū)別是什么？網(wǎng)絡(luò)層：為主機(jī)之間提供邏輯傳輸傳輸層：為應(yīng)用進(jìn)程之間提供邏輯傳輸傳輸層（TransportLayer）36會話層（SessionLayer

）在傳輸層服務(wù)的基礎(chǔ)上增加控制會話(Session)的機(jī)制，建立、組織和協(xié)調(diào)應(yīng)用進(jìn)程之間的交互過程。功能：為用戶建立、引導(dǎo)和釋放會話連接。服務(wù)服務(wù)類型：雙向同時(雙工)、雙向交替(半雙工)和單向(單工)同步37表示層（PresentationLayer

）定義用戶或應(yīng)用程序之間交換數(shù)據(jù)的格式，提供數(shù)據(jù)表示之間的轉(zhuǎn)換服務(wù)，保證傳輸?shù)男畔⒌竭_(dá)目的端后意義不變。功能：對源站內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼，形成適合于傳輸?shù)谋忍亓?符合“傳輸語法”)，到了目的站再進(jìn)行解碼，轉(zhuǎn)換成目的站用戶所要求的格式(符合目的站“局部語法”)，保持傳輸數(shù)據(jù)的意義不變。服務(wù)：不同類型計算機(jī)中內(nèi)部格式的轉(zhuǎn)換、密碼轉(zhuǎn)換和文本壓縮的轉(zhuǎn)換38為End-user的應(yīng)用進(jìn)程提供標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和應(yīng)用接口。功能：提供各種不同的應(yīng)用協(xié)議以滿足應(yīng)用進(jìn)程的需求；為用戶進(jìn)程提供應(yīng)用接口；識別并證實目的通信方的可用性；使協(xié)同工作的應(yīng)用進(jìn)程之間進(jìn)行同步；為通信過程申請資源。應(yīng)用層協(xié)議的例子：OSI:VTP、MHS、FTAM、DS、…TCP/IP:Telnet、SMTP、FTP、DNS、HTTP、…應(yīng)用層（ApplicationLayer）39TCP/IP不是一個單個的協(xié)議，而是由數(shù)十個具有層次結(jié)構(gòu)的協(xié)議組成的一個協(xié)議集。TCP和IP是該協(xié)議集中的兩個最重要的核心協(xié)議。TCP/IP是Internet上的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議集。TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)以“請求注釋”（RFC）文檔發(fā)布：TCP[RFC768],UDP[RFC793]IP[RFC791]DNS[RFC1034,1035],FTP[RFC959,1635]TCP/IP參考模型40Message（報文）Segment（段）Packet（分組）Frame（幀）Bit（比特）TCP/IP協(xié)議棧PDU應(yīng)用層HTTP,FTP,SMTP,DNS,Telnet,…傳輸層TCP,UDP網(wǎng)際(網(wǎng)絡(luò))層IP,ICMP,ARP,RARP網(wǎng)絡(luò)接口層(數(shù)據(jù)鏈路層+物理層)PPP,Ethernet,Tokenring,ATMTCP/IP的體系結(jié)構(gòu)層次41TCP/IP的應(yīng)用層應(yīng)用層協(xié)議為文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)程登錄、網(wǎng)絡(luò)管理、Web瀏覽等應(yīng)用提供了支持。有些協(xié)議的名稱與以其為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序同名。應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層文件傳輸

●FTP、TFTP、NFS電子郵件

●SMTP、POP3WWW應(yīng)用

●HTTP遠(yuǎn)程登錄

●Telnet、rlogin網(wǎng)絡(luò)管理

●SNMP名字管理

●DNS42TCP/IP的傳輸層傳輸層的主要功能：提供進(jìn)程間可靠的傳輸服務(wù)。傳輸層包括TCP和UDP兩種傳輸協(xié)議：TCP是面向連接的傳輸協(xié)議。在數(shù)據(jù)傳輸之前建立連接；把報文分解為多個段進(jìn)行傳輸，在目的站再重新裝配這些段；必要時重新傳輸沒有收到或錯誤的段，因此它是“可靠”的。UDP是無連接的傳輸協(xié)議。在數(shù)據(jù)傳輸之前不建立連接；對發(fā)送的段不進(jìn)行校驗和確認(rèn)，因此它是“不可靠”的；主要用于請求/應(yīng)答式的應(yīng)用和語音、視頻應(yīng)用。應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)際層面向連接的

●TCP無連接的

●UDP使用UDP時，可靠性問題由應(yīng)用層協(xié)議解決。使用TCP時，可靠性問題在傳輸層已經(jīng)解決。43HTTPFTPSMTPTFTPDNSTelnetSNMP2123255369161TCPUDP應(yīng)用層傳輸層TCP和UDP都用端口(port)號來識別應(yīng)用層實體，以便準(zhǔn)確地把信息提交給上層對應(yīng)的協(xié)議（進(jìn)程）。port8044TCP/IP的網(wǎng)際（網(wǎng)絡(luò)）層主要功能是把數(shù)據(jù)報通過最佳路徑送到目的端。尋址（IP地址）、路由選擇、封包/拆包網(wǎng)際層的核心協(xié)議——IP，提供了無連接的數(shù)據(jù)報傳輸服務(wù)（不保證送達(dá)，不保證序，不保證無錯）。傳輸前不需建立連接提高了傳輸效率網(wǎng)際層是網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)（如路由器）上的最高層。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備不需要傳輸層和應(yīng)用層45網(wǎng)際層的其他重要協(xié)議：ICMP（InternetControlMessageProtocol）傳遞控制消息可達(dá)性測試傳送路由狀態(tài)信息超時通知不可達(dá)通知封裝在IP中進(jìn)行傳輸ARP（AddressResolutionProtocol）為已知的IP地址確定相應(yīng)的MAC地址RARP（ReverseAddressResolutionProtocol）為已知的MAC地址確定相應(yīng)的IP地址IGMP（InternetGroupManagementProtocol）多播組管理46網(wǎng)際層的四個主要協(xié)議應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)際層●IP●ICMP●ARP●RARPTCPUDP617IP傳輸層網(wǎng)際層IP分組中的協(xié)議域確定目的端的上層協(xié)議47TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)接口層沒有定義任何實際協(xié)議，僅定義了網(wǎng)絡(luò)接口任何已有的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議和物理層協(xié)議都可以用來支持TCP/IP典型的例子：Ethernet、TokenRing、HDHL、X.25、ATM優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)、靈活缺點(diǎn)：不能利用已存在的某些有用的功能TCP/IP總是認(rèn)為其下層是不可靠的（盡管可能已經(jīng)足夠可靠）48OSI/RM和TCP/IP相結(jié)合的5層結(jié)構(gòu)——原理體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層7654321OSI/RM應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層TCP/IPPPP,HDLC,FDDI,Ethernet,802.3,802.5等等TCP/IP支持所有標(biāo)準(zhǔn)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議TCP/IP與OSI/RM的對應(yīng)關(guān)系49OSI與TCP/IP參考模型比較相同點(diǎn)以協(xié)議棧為基礎(chǔ)傳輸層之上的各層都是傳輸服務(wù)的用戶，并且都是面向應(yīng)用的用戶。不同點(diǎn)OSI模型在前，協(xié)議在后，使得協(xié)議相對更加容易被替換為新的協(xié)議；TCP/IP模型在后，協(xié)議在前，模型不適合其他協(xié)議棧。OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層同時支持無連接和面向連接的通信，但是傳輸層上只支持面向連接的通信；TCP/IP模型的網(wǎng)際層上只有一種模式(即無連接通信)，但是在傳輸層上同時支持兩種通信模式。50第三次網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本次重點(diǎn)●網(wǎng)絡(luò)接口卡及其使用●集線器及其使用●交換機(jī)及其使用●路由器及其使用●構(gòu)造簡單的網(wǎng)絡(luò)51網(wǎng)卡是將計算機(jī)接入局域網(wǎng)的必備設(shè)備，主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的收發(fā)，是主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)之間通信必經(jīng)的關(guān)口。網(wǎng)卡的功能可分為兩個方面：一是整理計算機(jī)上的數(shù)據(jù)，在將數(shù)據(jù)分解成適當(dāng)大小的數(shù)據(jù)幀后送往網(wǎng)絡(luò)；二是接收網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送過來的數(shù)據(jù)幀，經(jīng)整合處理后還原為發(fā)送前的數(shù)據(jù)，然后再交計算機(jī)進(jìn)行處理。

1.網(wǎng)卡簡介

2.網(wǎng)絡(luò)集線器(HUB)多端口的中繼器，屬于物理層設(shè)備功能：在網(wǎng)段之間拷貝比特流，信號整形和放大可認(rèn)為它是將總線折疊到鐵盒子中的集中連接設(shè)備可改變網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)湫问剑嚎偩€連接—>星形連接端口數(shù)：常見的有8，12，16，24口533.網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(Switch)實現(xiàn)網(wǎng)段分割的設(shè)備——網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和網(wǎng)橋?qū)偻活愒O(shè)備，工作在數(shù)據(jù)鏈路層上。但網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的端口數(shù)多，并且速度快。在這個意義上，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)又稱為多端口的高速網(wǎng)橋。544.路由器Router工作在第三層（網(wǎng)絡(luò)層）上。在網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)分組。能夠提供按最佳路由轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)分組。實現(xiàn)子網(wǎng)隔離，限制廣播風(fēng)暴。(目的地址無法識別時，路由器將其丟棄，而不是廣播——比較網(wǎng)絡(luò)交換機(jī))用路由器連接起來的若干個網(wǎng)絡(luò)，它們?nèi)允歉髯元?dú)立的。要想從一個網(wǎng)絡(luò)訪問用路由器連接起來的另一個網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)，必須指定該站點(diǎn)的邏輯地址（IP地址），通過廣播是無法與之進(jìn)行通信的。因為路由器不會轉(zhuǎn)發(fā)廣播包。

55內(nèi)容提示計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)地址ARP協(xié)議和RARP協(xié)議ARP與IP的交互第4次課IP地址56網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議組成因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議分成四部分：網(wǎng)際協(xié)議（IP）、路由選擇協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)控制信息協(xié)議（ICMP）和組播協(xié)議（IGMP）。網(wǎng)際協(xié)議：決定了網(wǎng)絡(luò)層的編址機(jī)制，數(shù)據(jù)報的格式（網(wǎng)絡(luò)層的PDU），各節(jié)點(diǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)報的字段所應(yīng)采取的動作。IP協(xié)議有兩個版本，IPv4[RFC791]和IPv6[RFC2373，RFC2460]。路由選擇協(xié)議：決定數(shù)據(jù)報在發(fā)送過程中由信源到信宿所經(jīng)過的路由器。網(wǎng)絡(luò)控制信息協(xié)議：可以為用戶提供網(wǎng)絡(luò)中的各種運(yùn)行信息。組播協(xié)議：由于數(shù)據(jù)報的發(fā)送無須建立過程和響應(yīng)信息，因此可以支持因特網(wǎng)上的多點(diǎn)同時傳送，但由于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議設(shè)計上的限制，多點(diǎn)傳送解決起來比較復(fù)雜。57網(wǎng)際協(xié)議IP－InternetProtocolIP是因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層中最重要的協(xié)議提供數(shù)據(jù)報（Datagram）的投遞服務(wù)（主機(jī)到主機(jī)）在不同的數(shù)據(jù)鏈路層上進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)操作IP的數(shù)據(jù)報投遞服務(wù)是非連接的，不可靠的非連接數(shù)據(jù)報之間沒有相互的依賴關(guān)系；不能保證報文的有序投遞。不可靠數(shù)據(jù)報的投遞沒有任何品質(zhì)保證（QoS），數(shù)據(jù)報可能被正確投遞，可能被丟棄。58IP地址IP地址:32bit的邏輯地址,用來標(biāo)識主機(jī)或路由器的網(wǎng)絡(luò)接口；網(wǎng)絡(luò)接口:

用于連接主機(jī)與路由器之間的物理鏈路：路由器有多個接口主機(jī)可能有一個，也可能有多個接口IP地址只與設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口有關(guān)IP地址書寫方法：32bit劃分為4個字節(jié)寫成點(diǎn)分的4個十進(jìn)制數(shù)7=1101111100000001000000010000000122311159IP地址IP地址包括2個部分:

網(wǎng)絡(luò)地址（網(wǎng)絡(luò)號）主機(jī)地址（主機(jī)號）

7由3個IP網(wǎng)絡(luò)組成的互聯(lián)網(wǎng)(對于以223開頭的IP地址，前24位

為網(wǎng)絡(luò)地址)LAN60IP地址為討論“網(wǎng)絡(luò)”的說法，重新審視IP地址：“分類”編址：to55to55to55to55Range0NetID10110NetID1110MulticastAddressHostIDNetIDHostIDHostIDClassABCD8bits8bits8bits8bits最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)=27-2=126最大主機(jī)數(shù)=224-2=16777214最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)=214=16384最大主機(jī)數(shù)=216-2=65534最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)=221=2097152最大主機(jī)數(shù)=28-2=25461特殊IP地址

RFC1918中規(guī)定如下地址是私有地址：－55、－55、－55

用于廣播，也稱定向廣播，需要指定目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)地址全1用于指定網(wǎng)絡(luò)本身，稱之為網(wǎng)絡(luò)地址或者網(wǎng)絡(luò)號主機(jī)地址全0指本地節(jié)點(diǎn)(一般為)，用于測試網(wǎng)卡及TCP/IP軟件網(wǎng)絡(luò)用途地址62劃分子網(wǎng)為什么要劃分子網(wǎng)？IP分類不合理，地址空間利用率低美國的某些機(jī)構(gòu)擁有的地址空間甚至比其他一些國家的全部地址空間還大每個網(wǎng)絡(luò)都指定一個網(wǎng)絡(luò)地址將使路由表太大增加了路由器成本查找路由耗時增加路由器之間交換的路由信息增加兩級IP地址不夠靈活不能充分利用已申請到的地址資源擴(kuò)充新的網(wǎng)絡(luò)如何在現(xiàn)有的地址范圍中建立多個網(wǎng)絡(luò)？63劃分子網(wǎng)（Subnetting）又稱子網(wǎng)尋址或子網(wǎng)路由選擇方法：從IP地址的主機(jī)編號部分“借用”若干位作為子網(wǎng)編號主機(jī)編號部分相應(yīng)縮短例如：原來的網(wǎng)絡(luò)：借用2位劃分子網(wǎng)后：和

子網(wǎng)的特點(diǎn)：多個子網(wǎng)可以運(yùn)行在同一物理網(wǎng)絡(luò)上。劃分子網(wǎng)后，原來的網(wǎng)絡(luò)對外仍呈現(xiàn)為一個完整的網(wǎng)絡(luò)，外面看不見其內(nèi)部的子網(wǎng)結(jié)構(gòu)。即：劃分子網(wǎng)完全是該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的事務(wù)，與外部無關(guān)。0000101000000101

xxxxxxxx

xxxxxxxx網(wǎng)絡(luò)號主機(jī)號子網(wǎng)1：0000101000000101

01

xxxxxx

xxxxxxxx網(wǎng)絡(luò)號

子網(wǎng)號主機(jī)號子網(wǎng)2：0000101000000101

10

xxxxxx

xxxxxxxx網(wǎng)絡(luò)號

子網(wǎng)號主機(jī)號64子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼的作用使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的計算機(jī)了解子網(wǎng)劃分的結(jié)構(gòu)使邊緣路由器了解子網(wǎng)劃分的結(jié)構(gòu)子網(wǎng)掩碼的格式子網(wǎng)掩碼也是32bit長的二進(jìn)制數(shù)，由一串連續(xù)的1后跟一串連續(xù)的0組成；前面的1與網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號對應(yīng)，后面的0與主機(jī)號對應(yīng)。如前面的例子：子網(wǎng)結(jié)構(gòu)為：0000101000000101

ss

xxxxxx

xxxxxxxx子網(wǎng)掩碼為：1111111111111111

11

xxxxxx

xxxxxxxx

寫成十進(jìn)制數(shù)為：65不劃分子網(wǎng)時，各類IP地址默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼為：A類：B類：C類：已知IP地址和子網(wǎng)掩碼，如何計算子網(wǎng)地址？用子網(wǎng)掩碼和IP地址“相與”（AND操作），結(jié)果就是子網(wǎng)地址。例如：IP地址，子網(wǎng)掩碼。則可計算出的子網(wǎng)地址為

00001010000001010110000000000001AND)1111111111111111110000000000000000001010000001010100000000000000(=)推論：若兩個IP地址具有完全相同的子網(wǎng)地址，則它們在同一子網(wǎng)中。6616172216010101100000100001010000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609241地址計算示例1010110011111111000100001111111111111111101000001100000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609212161722160地址計算示例1010110011111111000100001111111111111111101000001100000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst60921237地址計算示例161722160101011001111111100010000111111111111111110100000110000001000000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst60921234地址計算示例16172216010101100111111110001000011111111111111111010000011000000100000000000001010111111HostMaskSubnetBroadcastLastFirst6092123456地址計算示例1617221601010110011111111000100001111111111111111101000001100000010000000000000101011111110000001HostMaskSubnetBroadcastLastFirst6092123456162160地址計算示例161722160地址計算示例101011001111111100010000111111111111111110100000110000001000000000000010101111111000000110111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst60921234567161722160地址計算示例101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000110000001000000000000010101011000001000000000010101111111010110000010000000000101000000110101100000100000000001010111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609212345678161722160地址計算示例101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000110000001000000000000010101011000001000000000010101111111010110000010000000000101000000110101100000100000000001010111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609228912990123456789161722160ARP協(xié)議和RARP協(xié)議ARP將一個已知的IP地址映射到MAC地址。想一想：為何要進(jìn)行映射？（后面將給出答案）映射方法：已知：IP地址1）檢查本地ARP高速緩存表，若找到IP地址對應(yīng)的表項，則取出表項中的MAC地址；2）若IP地址不包含在表中，就向網(wǎng)上發(fā)廣播來尋找。具有該IP地址的目的站用其MAC地址作為響應(yīng)。ARP只能用于具有廣播能力的網(wǎng)絡(luò)。76為什么需要地址解析協(xié)議？或者說，為何要進(jìn)行地址映射？Answer：在因特網(wǎng)中，數(shù)據(jù)分組傳輸使用的是IP地址（邏輯地址）；而在局域網(wǎng)中，傳輸數(shù)據(jù)時需要使用物理地址（MAC地址）。許多因特網(wǎng)的主機(jī)位于局域網(wǎng)中，當(dāng)數(shù)據(jù)分組到達(dá)局域網(wǎng)時，需要把IP地址轉(zhuǎn)換成MAC地址，然后把分組封裝在局域網(wǎng)鏈路層的幀中，才能發(fā)送到該主機(jī)。77RARP協(xié)議：把MAC地址映射為IP地址用于無盤工作站環(huán)境無盤工作站沒有磁盤，配置的IP地址無法保存。RARP的基本思想：網(wǎng)絡(luò)中配置一臺RARP服務(wù)器；RARP服務(wù)器中有一張MAC地址與IP地址的映射表；由網(wǎng)絡(luò)管理員預(yù)先配置好地址映射過程：無盤工作站啟動時，從硬件配置中讀出MAC地址，并將其封裝在RARP請求報文中，廣播到網(wǎng)上；RARP服務(wù)器收到請求報文后，在映射表中檢查有無對應(yīng)表項。若找到，將對應(yīng)的IP地址裝入響應(yīng)報文中發(fā)回給請求者。RARP也只能用于具有廣播能力的網(wǎng)絡(luò)。78了解局域網(wǎng)接口及線纜了解廣域網(wǎng)接口與線纜了解邏輯接口第四次課VLAN原理簡介79局域網(wǎng)的概念什么是局域網(wǎng)？功能性定義：

一組臺式計算機(jī)和其它設(shè)備,在物理地址上彼此相隔不遠(yuǎn)，以允許用戶相互通信和共享諸如打印機(jī)和存儲設(shè)備之類的計算資源的方式互連在一起的系統(tǒng)。技術(shù)性定義：

為由特定類型的傳輸媒體(如電纜、光纜和無線媒體)和網(wǎng)絡(luò)適配器(亦稱為網(wǎng)卡)互連在一起的計算機(jī),并受網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。局域網(wǎng)的類型

以太網(wǎng)(Ethernet)

IEEE802.3以太網(wǎng)—采用同軸電纜作為網(wǎng)絡(luò)媒體，傳輸速率達(dá)到10Mbps；10/100Mbps以太網(wǎng)—采用雙絞線作為網(wǎng)絡(luò)媒體，傳輸速率達(dá)到10/100Mbps1000Mbps以太網(wǎng)—采用光纜或雙絞線作為網(wǎng)絡(luò)媒體，傳輸速率達(dá)到1000Mbps

令牌環(huán)(TokenRing)

令牌環(huán)網(wǎng)的訪問方法是IBM公司于70年代發(fā)展的，現(xiàn)今仍然是一種主要的LAN技術(shù)。令牌環(huán)網(wǎng)由于以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)之一是廣播風(fēng)暴和位置（工作站）間的干擾非常少。在以太網(wǎng)中，當(dāng)許多計算機(jī)或設(shè)備試圖同時發(fā)送幀時，或者當(dāng)計算機(jī)或設(shè)備堅持重復(fù)的發(fā)送信號時就會出現(xiàn)廣播風(fēng)暴，在以太網(wǎng)上，如果一個受損的NIC不管網(wǎng)管的繁忙繼續(xù)廣播發(fā)送時，就出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)干擾的情況。這些問題在令牌環(huán)中很少出現(xiàn)，因為在令牌環(huán)中，一次只能有一個結(jié)點(diǎn)可以發(fā)送信號。局域網(wǎng)的類型FDDI光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）標(biāo)準(zhǔn)于80年代中期發(fā)展起來，它提供的高速數(shù)據(jù)通信能力要優(yōu)于以太網(wǎng)(10M)和令牌環(huán)網(wǎng)（16M）的能力。FDDI為繁忙網(wǎng)絡(luò)上的高容量輸入輸出提供了一種訪問方法。FDDI使用的通信介質(zhì)是光纖電纜，最常見的應(yīng)用就是提供對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的快速訪問。FDDI的訪問方法于令牌環(huán)的訪問方法類似，在網(wǎng)絡(luò)通信中均采用令牌傳遞。它與標(biāo)準(zhǔn)的令牌環(huán)又有所不同，主要在于FDDI使用定時的令牌訪問方法。FDDI令牌沿網(wǎng)絡(luò)環(huán)路從一個結(jié)點(diǎn)向另一個結(jié)點(diǎn)移動，如果某結(jié)點(diǎn)不需要傳輸數(shù)據(jù)，F(xiàn)DDI將獲取令牌并將其發(fā)送到下一個結(jié)點(diǎn)中，如果處理令牌的結(jié)點(diǎn)需要傳輸，那么在指定的稱為目標(biāo)令牌循環(huán)時間（TTRT）的時間內(nèi)，它可以按照用戶的需求來發(fā)送盡可能多的幀。因為FDDI采用的是定時的令牌方法.局域網(wǎng)接口類型同軸電纜接口AUI、BNC雙絞線接口RJ45光纖接口及光模塊ST、SC、FC、LC、MTRJ等接口GBIC、SFP等光模塊BNC接口BNC連接頭BNCT型頭RJ45接口

常見的RJ45接口，使用RJ45接頭ST接口該接口為收發(fā)兩個圓形頭，使用ST接頭的光纖SC接口該接口為收發(fā)兩個方形頭，使用SC接頭的光纖。LC接口

該接口為收發(fā)兩個方形頭，尺寸小于SC，使用LC接頭的光纖。

MTRJ接口該接口收發(fā)集中在一個方形頭，使用MTRJ接頭的光纖。GBIC光模塊該模塊為可插拔千兆以太網(wǎng)接口模塊，主要用于兩端口千兆以太網(wǎng)接口板上，使用的接口類型為SC。SFP光模塊該模塊可插拔，主要用于1端口單通道POS48接口板、4端口POS3接口板、1端口ATM155M接口板上，使用的接口類型為LC。

局域網(wǎng)線纜同軸電纜粗同軸電纜(AUI)和細(xì)同軸電纜(BNC)雙絞線非屏蔽雙絞線(UTP)和屏蔽雙絞線(STP)五類雙絞線光纖單模光纖和多模光纖戶內(nèi)型和戶外型局域網(wǎng)線纜－同軸纜由外到內(nèi)分別是：塑料皮層、屏蔽層、絕緣層、銅芯局域網(wǎng)線纜－雙絞線

目前EIA/TIA（電氣工業(yè)協(xié)會／電信工業(yè)協(xié)會）為雙絞線電纜定義了五種不同質(zhì)量的型號。這五種型號如下：第一類：主要用于傳輸語音，不用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)诙悾耗軌蛑С肿罡?Mbps的實施方案，這兩類雙絞線在LAN中很少使用第三類：大多數(shù)通常用于10Mbps的以太網(wǎng)，主要用于10base-T第四類：主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10base-T/100base-T。這類雙絞線可以是UTP，也可以是STP第五類：該類電纜增加了繞線密度,這是最常用的以太網(wǎng)電纜超五類：與普通的5類UTP比較,性能得到了很大提高雙絞線的標(biāo)準(zhǔn)接法雙絞線布線原則布線應(yīng)考慮后期維護(hù)問題。一般雙絞線不應(yīng)走明線，設(shè)備兩端雙絞線最好留出半米以上的余量。多根雙絞線一起走應(yīng)用束帶捆扎。做好雙絞線頭應(yīng)立刻用測線器測試兩端是否正常聯(lián)通，若有錯誤，應(yīng)從外觀上判斷容易有問題的一端并重新制作水晶頭再測試；若測試正確，應(yīng)在線頭處貼標(biāo)簽標(biāo)明該跟雙絞線另一端與何處相連。應(yīng)有隨時做標(biāo)簽的好習(xí)慣。設(shè)備互連原則

通常原則為：PC與PC連接應(yīng)用交叉線；PC與設(shè)備Console口用Console線；PC與路由器接口用交叉線；交換機(jī)與交換機(jī)用交叉線相連；路由器與交換機(jī)用普通直連線；路由器與路由器采用交叉線。光纖種類常見的兩種類型的光纖：單模光纖8.3/125um

多模光纖50/125um62.5/125um單模光纖(Single-Mode)由于完全避免了模式色散，使得單模光纖的傳輸頻帶很寬，因而適用于大容量，長距離的光纖通訊。單模光纖使用的光波長為1310nm或1550nm。多模光纖(Multi-Mode)多模光纖允許多束光線穿過光纖由于色散或相差，因此，這種光纖的傳輸性能較差，頻帶較窄，傳輸容量也比較小，距離比較短。在一定的工作波長下(850nm/1300nm)光纜VLAN概念和原理VLAN(VirtualLocalAreaNetwork)提供劃分一個網(wǎng)絡(luò)為多個邏輯網(wǎng)絡(luò)/廣播區(qū)域的機(jī)制，能夠提高網(wǎng)絡(luò)性能和安全性。VLAN是一個邏輯的廣播域（broadcastdomain），可以跨越多個物理的LAN網(wǎng)段。VLAN的建立可以根據(jù)功能，項目組，或應(yīng)用來劃分，而不用考慮用戶的物理位置。每個交換機(jī)的端口只能屬于一個VLAN，一個VLAN的端口共享廣播，而不同VLAN的端口不能共享廣播。這可以改善網(wǎng)絡(luò)的性能和安全性。 （一）為什么劃分VLAN1、如果網(wǎng)絡(luò)使用的是HUB，則該結(jié)構(gòu)處于同一個沖突域，其中每個設(shè)備均可看到網(wǎng)絡(luò)上傳送的數(shù)據(jù)。如果使用的是SWITCH，則該結(jié)構(gòu)處于同一個廣播域，網(wǎng)絡(luò)中每個設(shè)備都可以互相傳送數(shù)據(jù)。2、安全性的問題：在二層環(huán)境中，沒有一個方便的方法來提供安全的問題。每一臺PC都可以訪問其他的設(shè)備。3、管理多條路徑的問題：第二層的交換是無法提供去一個目的地的冗余路徑的,從而無法提供負(fù)載均衡的功能。而VLAN的引入，則可以解決大規(guī)模的二層網(wǎng)絡(luò)的問題。（二）VLAN的運(yùn)作交換機(jī)的運(yùn)作類似傳統(tǒng)的“橋”。每個VLAN可以進(jìn)行地址的“學(xué)習(xí)”，數(shù)據(jù)的“轉(zhuǎn)發(fā)”和“過濾”。而交換機(jī)更先進(jìn)的地方就是VLAN的功能，它將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)限制在和數(shù)據(jù)來源端口相同的VLAN內(nèi)的端口。（三）VLAN的劃分靜態(tài)VLAN：通過端口分配到VLAN中，即VLAN的成員是根據(jù)端口來劃分。動態(tài)VLAN：通過一定的網(wǎng)管軟件，將一組MAC地址組成一個VLAN。（四）VLAN的特點(diǎn)同一個VLAN中的所有成員，處于同一個廣播域中。當(dāng)一個工作站發(fā)出一個廣播包的時候，該VLAN的所有其他成員都能收到該廣播包。而不屬于同一個VLAN的端口和設(shè)備將過濾掉該廣播包。（五）交換機(jī)的鏈路類型Accesslink：Accesslink指的是只屬于某一個VLAN的一條鏈路。例如PC和switch之間的鏈路。Taggedlink：Taggedlink指的是可承載多個VLAN的一條鏈路。例如switch和switch之間的鏈路。請注意，Taggedlink中跑的數(shù)據(jù)包和accesslink是不一樣的。Taggedlink中的數(shù)據(jù)包遵循的是IEEE802.1Q協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.1Q數(shù)據(jù)包的構(gòu)成：（1）TPID（Tagprotocolidentifier）：該部分為2byte,而且值固定0x8100。該值的含義為：表明此幀承載的是802.1Q的tag信息。（2）TCI(Tagcontrolinformation)：包括用戶優(yōu)先級、CFI、VLAN標(biāo)識。3-bit用戶優(yōu)先級，可以有8種，0是最低，7是最高。1-bit規(guī)范格式指示，指示MAC數(shù)據(jù)域的MAC地址是否是規(guī)范格式，CFI=0表示是規(guī)范格式，CFI=1表示是非規(guī)范格式。12-bitVLANID，幀屬于的VLAN標(biāo)識，最大可以有4095（212-1）個VLAN，0不表示VLAN標(biāo)識。第5次課以太網(wǎng)交換機(jī)原理107本章學(xué)習(xí)目標(biāo)以太網(wǎng)發(fā)展歷史及現(xiàn)狀以太網(wǎng)基礎(chǔ)交換式以太網(wǎng)原理108以太網(wǎng)由Xerox公司PARC研究中心于1973年5月22日首次提出.由于介質(zhì)技術(shù)的發(fā)展，XEROX可以將很多機(jī)器互相連接，形成巨型打印機(jī)，這就是以太網(wǎng)的原型。后來，又推出了帶寬2MB/S的以太網(wǎng)，又和INTEL和DEC公司合作推出了帶寬為10MB/S的以太網(wǎng)，這就是通常所說的以太網(wǎng)II或以太網(wǎng)DIX。IEEE下屬的802謝委員會制訂了一系列局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其中以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3與INTEL,DIGITAL和XEROX推出的以太網(wǎng)II非常相似。以太電纜xIc分接器接口電纜收發(fā)器站點(diǎn)接口控制器終端器以太網(wǎng)發(fā)展歷史及現(xiàn)狀109

IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

IEEE802.2邏輯鏈路控制標(biāo)準(zhǔn)

IEEE802.3u100M以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

IEEE802.3z1000M以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

IEEE802.3ab1000M以太網(wǎng)運(yùn)行在雙絞線上的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)110PRE:先導(dǎo)字節(jié),7個10101010SFD:幀開始標(biāo)志,10101011DA:目的MAC地址SA:源MAC地址LEN:LLC幀長度DATA:數(shù)據(jù)字段PAD:填充字段CRC:校驗字段71662464到1518字節(jié)字節(jié)CRCPADDATALENSADASFDPRE46到1500字節(jié)以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)111

CSMA/CD(帶有沖突監(jiān)測的載波偵聽多址訪問)終結(jié)器終結(jié)器中繼器中繼器中繼器中繼器傳統(tǒng)以太網(wǎng)基本概念首先，以太網(wǎng)網(wǎng)段上需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的節(jié)點(diǎn)對導(dǎo)線進(jìn)行監(jiān)聽，這個過程稱作CSMA/CD的載波監(jiān)聽。如果，這時有另外的節(jié)點(diǎn)正在傳送數(shù)據(jù)，監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)將不得不等待，直到傳送節(jié)點(diǎn)的傳送任務(wù)結(jié)束。如果某時恰好有兩個工作站同時準(zhǔn)備傳送數(shù)據(jù)，以太網(wǎng)將發(fā)出沖突信號，產(chǎn)生沖突后，這兩個節(jié)點(diǎn)都將立即發(fā)出擁塞信號，以確保每個工作站都檢測到這時以太網(wǎng)已產(chǎn)生沖突，然后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)，在恢復(fù)的過程中，導(dǎo)線上不再傳送數(shù)據(jù)。當(dāng)兩個節(jié)點(diǎn)將擁塞信號傳送完，并過了一段隨機(jī)時間后，這兩個節(jié)點(diǎn)遍開始啟動隨機(jī)計時器。第一個啟動后傳送完數(shù)據(jù)，第二個才啟動，否則等待第一個傳送完數(shù)據(jù)在傳送112目的地址是否為廣播或組播地址？YESNO是否目的MAC地址已知YESNO根據(jù)MAC-Port表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)

Frame到達(dá)端口除進(jìn)入端口外所有端口轉(zhuǎn)發(fā)（洪泛）轉(zhuǎn)發(fā)/過濾流程113沖突域/廣播域沖突域沖突域廣播域Hub工作在物理層簡單地再生，放大信號Switch工作在數(shù)據(jù)鏈路層根據(jù)MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)或過濾數(shù)據(jù)幀傳統(tǒng)以太網(wǎng)與交換式以太網(wǎng)比較HubSwtich114第6次課STP115

交換網(wǎng)絡(luò)概述生成樹的原理和配置內(nèi)容提要116冗余鏈路保證網(wǎng)絡(luò)的健壯性f2b3f3b2f4b5f5b4f4b5f5b4VLANs:23234545f=轉(zhuǎn)發(fā)b=阻塞f2f3LinkALinkB物理上的冗余，是否就能保證業(yè)務(wù)的順暢？117交換機(jī)的工作原理StationCStationBPort1SegmentASegmentB交換機(jī)有著透明網(wǎng)橋相同的特點(diǎn)StationAStationDPort2118二層冗余帶來的問題：幀的復(fù)制廣播風(fēng)暴

MAC地址表的不穩(wěn)定二層冗余站點(diǎn)A站點(diǎn)B2/22/11/11/2A網(wǎng)段B網(wǎng)段119面對這么多的環(huán)路，怎么辦？Server/hostWorkstationsLoopLoopLoop

Broadcast環(huán)路問題120阻止環(huán)的形成站點(diǎn)A站點(diǎn)B2/22/11/11/2A網(wǎng)段B網(wǎng)段X通過丟棄冗余鏈路來阻止環(huán)的形成121交換網(wǎng)絡(luò)概述生成樹的原理和配置多實例生成樹內(nèi)容提要122生成樹STPf2b3f3b2f4b5f5b4f4b5f5b4AccessLayerVLANs:23234545f=forwardingb=blockingf2f3DistributionLayerDSW1LinkALinkBDSW2通過阻斷冗余鏈路來消除橋接網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路。

當(dāng)檢測到活動鏈路發(fā)生故障時，激活冗余鏈路來恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的連通性。123生成樹協(xié)議的基本原理基本思想：在網(wǎng)橋之間傳遞特殊的消息（橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元），包含足夠的信息做以下工作：從網(wǎng)絡(luò)中的所有網(wǎng)橋中，選出一個作為根網(wǎng)橋（Root）計算本網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的最短路徑對每個LAN，選出離根橋最近的那個網(wǎng)橋作為指定網(wǎng)橋，負(fù)責(zé)所在LAN上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)橋選擇一個根端口，該端口給出的路徑是此網(wǎng)橋到根橋的最佳路徑選擇除根端口之外的包含于生成樹上的端口（指定端口）124配置消息的處理將各個端口收到的配置消息和自己的配置消息做比較，得出最優(yōu)的配置消息：選擇根網(wǎng)橋RootID：最優(yōu)配置消息的RootID計算到根橋的最短路徑開銷RootPathCost：如果自己是根橋，則最短路徑開銷為0，否則為它所收到的最優(yōu)配置消息的RootPathCost與收到該配置消息的端口開銷之和選擇根端口RootPort：如果自己是根橋，則根端口為0，否則根端口為收到最優(yōu)配置消息的那個端口選擇指定端口：包括在生成樹上處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的其它端口更新自己的配置消息，從指定端口發(fā)送新的配置消息125SwitchY缺省優(yōu)先級32768

(8000hex)MAC0c0022222222SwitchX缺省優(yōu)先級32768

(8000hex)MAC0c0011111111

BPDUBPDU=Bridgeprotocoldataunit橋接協(xié)議數(shù)據(jù)單元

(缺省每2秒種發(fā)送)Rootbridge=有最低橋ID的交換機(jī)BridgeID=橋優(yōu)先級+橋MAC地址在本例中,哪臺交換機(jī)有最低橋ID？STP根的選擇126BPDU的作用:選舉根橋檢測發(fā)生環(huán)路的位置阻止環(huán)路的發(fā)生通告網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的改變監(jiān)控生成樹的狀態(tài)橋接協(xié)議數(shù)據(jù)單元(BPDU)127橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元的內(nèi)容主要內(nèi)容包括根網(wǎng)橋的Identifier（RootID）從指定網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的最小路徑開銷（RootPathCost）指定網(wǎng)橋的Identifier指定網(wǎng)橋的指定端口的Identifier即（RootID，RootPathCost，DesignatedBridgeID，DesignatedPortID）128開始啟動時BRIDGEID=ROOTID根的選擇過程129STP根路徑選擇100Root交換機(jī)B交換機(jī)A100PortID=有最低PortID的端口PortID=端口優(yōu)先級+端口Index在本例中,哪個端口會被阻塞？端口1缺省優(yōu)先級128

端口2缺省優(yōu)先級128

端口1端口2130如何確定最優(yōu)的配置消息1.比較根ID（RootID）；2.比較到達(dá)根的距離（RootPathCost

）；3.比較指定網(wǎng)橋ID（BridgeID）；4.比較端口ID（PortID

）配置消息的優(yōu)先級比較原則：131如何檢測網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)發(fā)生的改變HelloTime網(wǎng)橋從指定端口以HelloTime為周期定時發(fā)送配置消息MessageAge和MaxAge端口保存的配置消息有一個生存期MessageAge字段,并按時間遞增.每當(dāng)收到一個生存期更小的配置消息,則更新自己的配置消息.當(dāng)一段時間未收到任何配置消息,生存期達(dá)到MaxAge時,網(wǎng)橋則認(rèn)為該端口連接的鏈路發(fā)生故障,進(jìn)行故障的處理132端口由阻塞狀態(tài)進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)時，要經(jīng)過一定時間的延時，這個時間起碼是配置消息傳播到整個網(wǎng)絡(luò)所需最大時間的兩倍

ForwardDelay：配置消息傳播到整個網(wǎng)絡(luò)的最大時延設(shè)計中間狀態(tài)：處于中間狀態(tài)的端口只是學(xué)習(xí)站點(diǎn)的地址信息，但不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；端口從阻塞狀態(tài)經(jīng)過ForwardDelay的延時后進(jìn)入中間狀態(tài)；再經(jīng)過ForwardDelay的延時后才能進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。如何避免臨時回路133ListeningForwardingLearningBlocking阻塞傾聽學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)閉(off)STP的端口狀態(tài)134TimeBlocking20SecListeningLearning15SecForwarding15SecForwardDelayForwardDelayMax-AgeSTPTimer生成樹使用計時器來決定狀態(tài)間轉(zhuǎn)換所需的時間不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),接收但不發(fā)送BPDUs,不進(jìn)行地址學(xué)習(xí)不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),接收并發(fā)送BPDUs,不進(jìn)行地址學(xué)習(xí)不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),接收并發(fā)送BPDUs,開始地址學(xué)習(xí)接收并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),接收并發(fā)送BPDUs,進(jìn)行地址學(xué)習(xí)135STP配置命令格式命令模式命令功能spanning-tree{enable|disable}

全局啟用或關(guān)閉STP協(xié)議spanning-treemode{sstp|rstp|mstp}全局設(shè)置STP協(xié)議的模式spanning-treehello-time<time>全局設(shè)置生成樹協(xié)議的Hello間隔spanning-treeforward-delay<time>全局設(shè)置生成樹協(xié)議的轉(zhuǎn)發(fā)延遲時間spanning-treemax-age<time>全局設(shè)置BPDU包的最大有效時間spanning-treemstinstance0priority<priority>全局設(shè)置網(wǎng)橋的優(yōu)先級spanning-treemstinstance0path-cost<cost>

接口配置端口的路徑花費(fèi)spanning-treemstinstance0priority<priority>接口設(shè)置端口的優(yōu)先級136第7次課路由器基本原理137內(nèi)容提示路由器基本原理

路由器的操作138路由器—用于網(wǎng)絡(luò)互連的計算機(jī)設(shè)備路由器必須具備多個三層接口連接不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議至少向上實現(xiàn)到網(wǎng)絡(luò)層具有存儲、轉(zhuǎn)發(fā)、尋徑功能路由器的定義139路由器的核心作用是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路由（尋徑）：路由表建立、刷新交換：在網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)分組數(shù)據(jù)隔離廣播，指定訪問規(guī)則異種網(wǎng)絡(luò)互連子網(wǎng)間的速率匹配路由器的作用140路由器的工作原理

路由功能：管理維護(hù)路由表，從而進(jìn)行路由查找和路徑?jīng)Q定交換/轉(zhuǎn)發(fā)功能：從路由器一個接口輸入，然后選擇合適接口輸出141完成路由功能需要的幾個基本信息：路由的是什么協(xié)議？目的地址是否已存在?

從哪個端口發(fā)送出去？下一跳地址是什么？路由功能142＝幀校驗并緩存數(shù)據(jù)包進(jìn)入接口將目的地邏輯地址與下一跳邏輯設(shè)備和外出接口相關(guān)聯(lián)路由表將下一跳邏輯設(shè)備與物理地址相關(guān)聯(lián)以生成幀頭ARP緩存（局域網(wǎng)）封裝數(shù)據(jù)包并轉(zhuǎn)發(fā)幀外出接口＝＝＝由路由協(xié)議維護(hù)由ARP或逆向ARP進(jìn)程所維護(hù)映射列表（廣域網(wǎng)）交換/轉(zhuǎn)發(fā)功能143同一網(wǎng)段內(nèi)部的通信

網(wǎng)絡(luò)A┉┉┉通向路由器1通信需求Hub/switch144同一網(wǎng)段通信過程圖示IP地址： MAC地址：00:20:AF:00:00:02IP地址： MAC地址：00:20:AF:00:00:01以太網(wǎng)IP層上層協(xié)議這里無需考慮封裝IP包包發(fā)往IP地址以太網(wǎng)IP層封裝MAC幀幀發(fā)往MAC地址00:20:AF:00:00:02封裝MAC幀收到MAC幀ARP拆封IP包收到IP包AB網(wǎng)絡(luò)情況協(xié)議層次145不同網(wǎng)段之間的通信網(wǎng)絡(luò)B網(wǎng)絡(luò)A路由器通信需求Ethernet路由器EthernetDDNPPP146以太網(wǎng)以太網(wǎng)接口不同網(wǎng)段的通信過程以太網(wǎng)IP層上層協(xié)議這里無需考慮MAC幀IP層串行接口以太網(wǎng)接口IP層網(wǎng)絡(luò)情況協(xié)議層次PPP分組IP包IP包發(fā)送端主機(jī)A接收端主機(jī)B路由器EthernetPPPHOSTAHOSTBfei-1/1e1_2/1Ethernetfei-1/1e1_2/1上層協(xié)議這里無需考慮IP層路由器PPP幀IP包IP包串行接口MAC幀IP包IP包147判斷與對端是否處于同一網(wǎng)段檢查ARP表是否有對端的MAC地址做數(shù)據(jù)鏈路層封裝（目的MAC為對端MAC地址）通過物理層發(fā)送數(shù)據(jù)通過ARP獲得對端MAC地址YESNOYESNO是否配置了缺省網(wǎng)關(guān)？YES檢查ARP表是否有網(wǎng)關(guān)MAC地址做數(shù)據(jù)鏈路層封裝（目的MAC為網(wǎng)關(guān)MAC地址）通過ARP獲得網(wǎng)關(guān)MAC地址NO發(fā)送錯誤信息YESNOEnd

獲取對端IP地址通信流程148IP通信流程基本概念I(lǐng)P通訊是基于hopbyhop

的方式從源到目的之間源IP和目的IP地址保持不變每經(jīng)過一個數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)鏈路層封裝都要做相應(yīng)的重新封裝返回的數(shù)據(jù)選路與到達(dá)的數(shù)據(jù)選路無關(guān)IP通信流程基本概念149路由過程示例/24/24e1_1e1_1fei_1/1

/24/24/24R1R2R3R1路由表e1_1direct00fei_1/1direct00e1_1rip1201e1_1rip1201e1_1rip1202e1_2e1_1fei_1/1fei_1/1目的地址為:AB1501.目的地址為:/24/24

/24/24/24R1R2R3R2路由表e1_1direct00e1_2direct00fei_1/1direct00e1_1rip1201e1_1rip1201e1_1e1_1fei_1/1e1_2e1_1fei_1/1fei_1/1目的地址為:路由過程示例（續(xù)）AB151路由過程示例（續(xù)）/24/24

/24/24/24R1R2R3R3路由表fei_1/1direct00

e1_1direct00e1_1rip1201e1_1rip1201e1_1rip1202反方向數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)流程？e1_1e1_1fei_1/1e1_2e1_1fei_1/1fei_1/1目的地址為:152網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識ZCNE課程簡介路由協(xié)議原理和配置153路由及路由表路由協(xié)議原理

距離矢量型路由協(xié)議

RIP路由協(xié)議及配置

OSPF路由協(xié)議及配置內(nèi)容提要154路由指導(dǎo)IP報文發(fā)送的路徑信息RoutingTable155路由表GAR#showiprouteIPv4RoutingTable:DestMaskGwInterfaceOwnerprimetricfei_1/1bgp20005355fei_1/1ospf110145455fei_1/1ospf1101348gei_5/2.1direct0055gei_5/2.1address004486gei_5/2.4direct0052fei_1/1direct0055fei_1/1address00

156直連路由接口上配置的網(wǎng)段地址自動出現(xiàn)在路由表中并與接口關(guān)聯(lián),由鏈路層發(fā)現(xiàn)。只能發(fā)現(xiàn)本接口所屬網(wǎng)段。靜態(tài)路由由系統(tǒng)管理員手工設(shè)置的路由稱之為靜態(tài)路由，它不隨網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變而改變。動態(tài)路由由動態(tài)路由協(xié)議生成，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓{(diào)整相應(yīng)的路由信息。適應(yīng)大規(guī)模和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。路由來源（Owner）157Connectedinterface 0Staticrouteoutaninterface 0Staticroutetoanexthop 1ExternalBGP 20OSPF 110IS-IS 115RIPv1,v2 120EGP 140InternalBGP 200Unknown 255RouteSourceDefault

Distance管理距離（Priority）158衡量去往目的地的花費(fèi)和代價度量值（Metric）56E156E1BAHopcountRIP159用于度量值計算的常用路徑特征跳數(shù)（hopcount）：數(shù)據(jù)包到達(dá)目的必須通過的路由器個數(shù)。跳數(shù)越少，該路由越好。路徑長用到達(dá)目的的跳數(shù)來描述；帶寬（Bandwidth）：鏈路傳輸數(shù)據(jù)的能力；時延（delay）：把數(shù)據(jù)包從源送到目的地所需的時間；負(fù)荷（load）：網(wǎng)絡(luò)資源如路由器和鏈路上的活動數(shù)量；可靠性（reliability）：指每條網(wǎng)絡(luò)鏈路上的差錯率；最大傳輸單元（MTU）：指端口可以傳送的最大的數(shù)據(jù)單元。

Mertic（度量值）的計算每種路由協(xié)議選擇以上的一種或者幾種來計算度量值。不同種路由協(xié)議之間的度量值沒有比較的意義。

160匹配原則?ZXR10#showiprouteIPv4RoutingTable:

DestMaskGwInterfaceOwnerprimetric