《IPRAN PTN技術(shù)及應(yīng)用》課件第2章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和功能

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)IP地址

MAC地址

數(shù)據(jù)封裝

VLAN第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和功能

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)IP地址

MAC地址

數(shù)據(jù)封裝

VLAN第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和功能2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念和功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將分布在不同地理位置的終端及其附屬設(shè)備用通信設(shè)備和通信線路連接起來，并配置網(wǎng)絡(luò)軟件，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源共享的系統(tǒng)。其功能包括：資源共享數(shù)據(jù)傳輸集中管理分布處理負(fù)載均衡提高安全好可靠性

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和功能

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)IP地址

MAC地址

數(shù)據(jù)封裝

VLAN第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以從網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)組織和網(wǎng)絡(luò)配置三個(gè)方面來描述。網(wǎng)絡(luò)組織從網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)兩方面來描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)配置從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面來描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的布局、硬件、軟件和通信線路；網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)從功能上來描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的整體設(shè)計(jì)，它為網(wǎng)絡(luò)硬件、軟件、協(xié)議、存取控制和拓?fù)涮峁?biāo)準(zhǔn)。廣泛采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在1979年提出的OSI參考模型。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型一、模型簡介OSI參考模型用物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層七個(gè)層次描述網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型一、模型簡介OSI參考模型定義了開放系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)、層次之間的相互關(guān)系及各層所包含的可能的服務(wù)。它是作為一個(gè)框架來協(xié)調(diào)和組織各層協(xié)議的制定，也是對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)最精練的概括與描述。OSI的服務(wù)定義詳細(xì)說明了各層所提供的服務(wù)。某一層的服務(wù)就是該層及其下各層的一種能力，它通過接口提供給更高一層。各層所提供的服務(wù)與這些服務(wù)是怎么實(shí)現(xiàn)的無關(guān)。同時(shí)，各種服務(wù)還定義了層與層之間的接口和各層的所使用的原語，但是不涉及接口是怎么實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型一、模型簡介低三層可看作是傳輸控制層，負(fù)責(zé)有關(guān)通信子網(wǎng)的工作，解決網(wǎng)絡(luò)中的通信問題；高三層為應(yīng)用控制層，負(fù)責(zé)有關(guān)資源子網(wǎng)的工作，解決應(yīng)用進(jìn)程的通信問題；傳輸層為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的接口，起到連接傳輸和應(yīng)用的作用。兩個(gè)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)，除了物理層之外（說明了只有物理層才有直接連接），其余各對等層之間均不存在直接的通信關(guān)系，而是通過各對等層的協(xié)議來進(jìn)行通信。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹1.物理層（PhysicalLayer）物理層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)OSI模型中最低的一層。物理層提供建立、維護(hù)和釋放物理連接的方法，實(shí)現(xiàn)在物理信道上進(jìn)行比特流的傳輸。該層直接與物理信道相連，起到數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸媒體之間的邏輯接口作用。物理層協(xié)議主要規(guī)定了計(jì)算機(jī)或終端與通信設(shè)備之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，包括接口的機(jī)械特性、電氣特性、功能特性、規(guī)程特性。物理層傳送的基本單位是比特。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹物理層（PhysicalLayer）物理層的主要功能如下：1）為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路。2）傳輸數(shù)據(jù)。3）完成物理層的一些管理工作。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹物理層（PhysicalLayer）物理層主要由數(shù)據(jù)終端設(shè)備/DTE、數(shù)據(jù)通信設(shè)備/DCE和互連設(shè)備組成。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹2.數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型中的第二層。數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供的比特流服務(wù)的基礎(chǔ)上，在相鄰節(jié)點(diǎn)之間建立鏈路，向網(wǎng)絡(luò)層提供無差錯的透明傳輸?shù)姆?wù)，并對傳輸中可能出現(xiàn)的差錯進(jìn)行檢錯和糾錯。數(shù)據(jù)鏈路層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和拆除，并在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)的線路上，將網(wǎng)絡(luò)層送下來的信息（包）組成幀傳送，每一幀包括一定數(shù)量的數(shù)據(jù)和一些必要的控制信息。為了保證數(shù)據(jù)幀的可靠傳輸應(yīng)具有差錯控制功能。簡單的說，數(shù)據(jù)鏈路層是在不太可靠的物理鏈路上實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層傳送的基本單位是幀（Frame）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹2.數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）幀傳輸示意圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹2.數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）數(shù)據(jù)鏈路層的功能總結(jié)如下：幀同步差錯控制流量控制鏈路管理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹3.網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）網(wǎng)絡(luò)層是OSI參考模型中的第三層。它在數(shù)據(jù)鏈路層提供的相鄰節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)幀傳送功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步管理網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信，將數(shù)據(jù)設(shè)法從源端經(jīng)過若干個(gè)中間節(jié)點(diǎn)傳送到目的端，從而向傳輸層提供最基本的端到端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)，并進(jìn)行必要的路由選擇、差錯控制、流量控制及順序檢測等處理，使發(fā)送站的傳輸層所傳下來的數(shù)據(jù)能夠正確無誤地按照地址傳送到目的站，并交付給目的站的傳輸層。網(wǎng)絡(luò)層傳送信息的基本單位是包（Packet）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹3.網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）網(wǎng)絡(luò)層是OSI參考模型中的第三層。它在數(shù)據(jù)鏈路層提供的相鄰節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)幀傳送功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步管理網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信，將數(shù)據(jù)設(shè)法從源端經(jīng)過若干個(gè)中間節(jié)點(diǎn)傳送到目的端，從而向傳輸層提供最基本的端到端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)，并進(jìn)行必要的路由選擇、差錯控制、流量控制及順序檢測等處理，使發(fā)送站的傳輸層所傳下來的數(shù)據(jù)能夠正確無誤地按照地址傳送到目的站，并交付給目的站的傳輸層。網(wǎng)絡(luò)層傳送信息的基本單位是包（Packet）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹3.網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）網(wǎng)絡(luò)層常見的協(xié)議包括IP協(xié)議、地址解析協(xié)議（ARP）、反向地址解析協(xié)議（RARP）、Internet控制報(bào)文協(xié)議（ICMP）、Internet組管理協(xié)議（IGMP）。1）IP協(xié)議在因特網(wǎng)中，IP協(xié)議是能使連接到網(wǎng)上的所有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相互通信的一套規(guī)則，規(guī)定了計(jì)算機(jī)在因特網(wǎng)上進(jìn)行通信時(shí)應(yīng)當(dāng)遵守的規(guī)則。IP協(xié)議中還有一個(gè)非常重要的內(nèi)容，那就是給因特網(wǎng)上的每臺計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備都規(guī)定了一個(gè)唯一的地址，稱為IP地址。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹3.網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）2）地址解析協(xié)議ARPARP是根據(jù)IP地址獲取物理地址的一個(gè)TCP/IP協(xié)議。

3）反向地址解析協(xié)議RARPRARP就是將局域網(wǎng)中某個(gè)主機(jī)的物理地址轉(zhuǎn)換為IP地址的協(xié)議。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹3.網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）4）因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMPICMP用于在IP主機(jī)、路由器之間傳遞控制消息?？刂葡⑹侵妇W(wǎng)絡(luò)通不通、主機(jī)是否可達(dá)、路由是否可用等網(wǎng)絡(luò)本身的消息。在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常會使用到ICMP協(xié)議，比如經(jīng)常使用的用于檢查網(wǎng)絡(luò)通不通的Ping命令（Linux和Windows中均有），這個(gè)Ping的過程實(shí)際上就是ICMP協(xié)議工作的過程。還有其他的網(wǎng)絡(luò)命令如跟蹤路由的Tracert命令也是基于ICMP協(xié)議的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹3.網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）5）因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMPIGMP提供Internet網(wǎng)際多點(diǎn)傳送的功能，即將一個(gè)IP包拷貝給多個(gè)主機(jī)，Windows系列采用了這個(gè)協(xié)議。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹4.傳輸層（TransportLayer）傳輸層是OSI參考模型的第四層。傳輸層在終端用戶之間提供透明的數(shù)據(jù)傳輸，向上層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。傳輸層在給定的鏈路上進(jìn)行流量控制、分段/重組和差錯控制。傳輸層是OSI中最重要、最關(guān)鍵的一層，是唯一負(fù)責(zé)總體的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)控制的一層。傳輸層提供端到端的交換數(shù)據(jù)的機(jī)制。傳輸層為會話層等高三層提供可靠的傳輸服務(wù)，為網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的目的地站點(diǎn)信息。傳輸層傳送信息的基本單位是段或報(bào)文。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹4.傳輸層（TransportLayer）傳輸層提供的服務(wù)可分為傳輸連接服務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。傳輸連接服務(wù)：通常情況下，對會話層要求的每個(gè)傳輸連接，傳輸層都要在網(wǎng)絡(luò)層上建立相應(yīng)的連接。數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)：強(qiáng)調(diào)提供面向連接的可靠服務(wù)，并提供流量控制、差錯控制和序列控制，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)終端系統(tǒng)間傳輸?shù)膱?bào)文無差錯、無丟失、無重復(fù)、無亂序。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹4.傳輸層（TransportLayer）該層定義了兩個(gè)主要的協(xié)議：TCP和UDP。1）傳輸控制協(xié)議TCPTCP是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議，TCP報(bào)文格式如下。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹4.傳輸層（TransportLayer）該層定義了兩個(gè)主要的協(xié)議：TCP和UDP。1）傳輸控制協(xié)議TCPTCP協(xié)議提供的是一種可靠的、通過“三次握手”來連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。TCP三次握手的過程如下：（1）客戶端發(fā)送SYN報(bào)文給服務(wù)器端，進(jìn)入SYN_SEND狀態(tài)。（2）服務(wù)器端收到SYN報(bào)文，回應(yīng)一個(gè)SYN報(bào)文，進(jìn)入SYN_RECV狀態(tài)。（3）客戶端收到服務(wù)器端的SYN報(bào)文，回應(yīng)一個(gè)ACK報(bào)文，進(jìn)入Established狀態(tài)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹4.傳輸層（TransportLayer）該層定義了兩個(gè)主要的協(xié)議：TCP和UDP。1）傳輸控制協(xié)議TCP計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹4.傳輸層（TransportLayer）2）用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDPUDP協(xié)議與TCP協(xié)議一樣用于處理數(shù)據(jù)包，是一種無連接的協(xié)議。UDP有以下特點(diǎn)：一是不可靠，面向無連接；二是高效；三是適用于傳輸對實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用（如語音，視頻）或進(jìn)行高可靠、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)傳輸。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹4.傳輸層（TransportLayer）特點(diǎn)TCPUDP是否面向連接面向連接無連接是否提高可靠性可靠傳輸不提供可靠性是否流量控制流量控制不提供流量控制傳輸速度慢快協(xié)議開銷大小計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹5.會話層（SessionLayer）會話層是OSI參考模型的第五層。它建立在傳輸層之上，利用傳輸層提供的端到端的服務(wù)向表示層或會話層用戶提供會話服務(wù)。會話層提供一個(gè)面向用戶的連接服務(wù)，并為會話活動提供有效的組織和同步所必須的手段，為數(shù)據(jù)傳送提供控制和管理。會話層及以上層次傳送信息的基本單位都是報(bào)文。會話層提供了一種方法，即在數(shù)據(jù)中插入同步點(diǎn)，所以當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障后，僅僅重傳最后一個(gè)同步點(diǎn)以后的數(shù)據(jù)，而不必重傳全部數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹6.表示層（PresentationLayer）表示層位于OSI參考模型的第六層。表示層處理的是OSI系統(tǒng)之間用戶信息的表示問題，通過抽象的方法來定義一種數(shù)據(jù)類型或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并通過使用這種抽象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在各端系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)類型和編碼的轉(zhuǎn)換。表示層的主要作用之一是為異種機(jī)通信提供一種公共語言，以便能進(jìn)行互操作。因?yàn)椴煌挠?jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)使用的數(shù)據(jù)表示方法不同。與第五層提供透明的數(shù)據(jù)運(yùn)輸不同，表示層是處理所有與數(shù)據(jù)表示及運(yùn)輸有關(guān)的問題，包括數(shù)據(jù)的編碼、加密和壓縮等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹7.應(yīng)用層（ApplicationLayer）應(yīng)用層是OSI參考模型的最高層，是直接為應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)的。應(yīng)用層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與最終用戶間的接口，是利用網(wǎng)絡(luò)資源唯一向應(yīng)用程序直接提供服務(wù)的層。應(yīng)用層為用于通信的應(yīng)用程序和用于消息傳輸?shù)牡讓泳W(wǎng)絡(luò)提供接口。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)存在的原因，而應(yīng)用層正是應(yīng)用層協(xié)議得以存在和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)的地方。應(yīng)用層直接和應(yīng)用程序接口并提供常見的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)。應(yīng)用層也向表示層發(fā)出請求。應(yīng)用層的作用是在實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)程相互通信的同時(shí)，完成一系列業(yè)務(wù)處理所需的服務(wù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.2OSI參考模型二、OSI各層功能介紹7.應(yīng)用層（ApplicationLayer）常見的應(yīng)用層協(xié)議包括：SNMP協(xié)議HTTP協(xié)議計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.3TCP/IP參考模型OSI七層參考模型在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展中起到了非常重要的指導(dǎo)作用，但由于該模型較為龐大和復(fù)雜，OSI模型并沒有得到真正的廣泛應(yīng)用。TCP/IP參考模型由于獲得真正的廣泛應(yīng)用，被稱為是事實(shí)上的國際標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP是一組通信協(xié)議的總稱，其中TCP和IP是其中最重要的兩個(gè)協(xié)議，現(xiàn)在提到TCP/IP經(jīng)常指包含這兩個(gè)協(xié)議在內(nèi)的整個(gè)TCP/IP協(xié)議簇。TCP/IP參考模型包含4層，包括網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層，如下。應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.3TCP/IP參考模型TCP/IP參考模型的部分層次和OSI參考模型是類似的，下面進(jìn)行簡單的介紹。網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層與OSI參考模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層相對應(yīng)。它負(fù)責(zé)監(jiān)視數(shù)據(jù)在主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)之間的交換。事實(shí)上，TCP/IP本身并未定義該層的協(xié)議，而由參與互連的各網(wǎng)絡(luò)使用自己的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，然后與TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行連接。

網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層對應(yīng)于OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層，主要解決主機(jī)到主機(jī)的通信問題。它所包含的協(xié)議涉及數(shù)據(jù)包在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的邏輯傳輸。網(wǎng)絡(luò)層注重重新賦予主機(jī)一個(gè)IP地址來完成對主機(jī)的尋址，它還負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包在多種網(wǎng)絡(luò)中的路由。該層有三個(gè)主要協(xié)議：IP、IGMP和ICMP。傳輸層應(yīng)用層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.4TCP/IP和OSI參考模型對比兩個(gè)參考模型有下述不同：1.OSI采用的七層模型，而TCP/IP是四層結(jié)構(gòu)。2.TCP/IP參考模型的網(wǎng)絡(luò)接口層實(shí)際上并沒有真正的定義，只是一些概念性的描述。而OSI參考模型不僅分了兩層，而且每一層的功能都很詳盡，甚至在數(shù)據(jù)鏈路層又分出一個(gè)介質(zhì)訪問子層，專門解決局域網(wǎng)的共享介質(zhì)問題。3.OSI模型是在協(xié)議開發(fā)前設(shè)計(jì)的，具有通用性。TCP/IP不適用于非TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。4.OSI參考模型與TCP/IP參考模型的傳輸層功能基本相似，都是負(fù)責(zé)為用戶提供真正的端對端的通信服務(wù)，也對高層屏蔽了底層網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。所不同的是TCP/IP參考模型的傳輸層是建立在網(wǎng)絡(luò)層基礎(chǔ)之上的，而網(wǎng)絡(luò)層只提供無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，所以面向連接的功能完全在TCP協(xié)議中實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然TCP/IP的傳輸層還提供無連接的服務(wù)，如UDP；相反，OSI參考模型的傳輸層是建立在網(wǎng)絡(luò)層基礎(chǔ)之上的，網(wǎng)絡(luò)層既提供面向連接的服務(wù)，又提供無連接的服務(wù)，但傳輸層只提供面向連接的服務(wù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.4TCP/IP和OSI參考模型對比5.OSI參考模型的抽象能力高，適合描述各種網(wǎng)絡(luò)；而TCP/IP是先有了協(xié)議，才制定TCP/IP模型的。6.OSI參考模型的概念劃分清晰，但過于復(fù)雜；而TCP/IP參考模型在服務(wù)、接口和協(xié)議的區(qū)別上不清楚，功能描述和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)混在一起。7.TCP/IP參考模型的網(wǎng)絡(luò)接口層并不是真正的一層；OSI參考模型的缺點(diǎn)是層次過多，劃分意義不大且增加了復(fù)雜性。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.4TCP/IP和OSI參考模型對比

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和功能

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)IP地址

MAC地址

數(shù)據(jù)封裝

VLAN第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)IP地址2.3.1IP協(xié)議與IP地址IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層最重要的協(xié)議，它提供可靠、無連接的數(shù)據(jù)報(bào)傳遞服務(wù)。IP協(xié)議可以將各種不同幀統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)報(bào)格式。IP報(bào)文格式如下。IP地址2.3.2IP地址分類我們把整個(gè)因特網(wǎng)看成一個(gè)單一的、抽象的網(wǎng)絡(luò)，IP地址就是給每個(gè)連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)（或者路由器）分配一個(gè)在全世界范圍內(nèi)唯一的標(biāo)識符。TCP/IP網(wǎng)絡(luò)使用32比特長度的地址來標(biāo)識一臺計(jì)算機(jī)和同它相連的網(wǎng)絡(luò)，它的格式為：IP地址=網(wǎng)絡(luò)地址+主機(jī)地址。網(wǎng)絡(luò)地址用于識別一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，而主機(jī)地址用于識別網(wǎng)絡(luò)中的一臺主機(jī)的一個(gè)連接。一個(gè)完整的IP地址由4個(gè)字節(jié)，即32比特?cái)?shù)字組成，為了方便用戶理解和記憶，采用點(diǎn)分十進(jìn)制標(biāo)記法，中間使用符號“.”隔開不同的字節(jié)。例如，采用32比特形式的IP地址如果是：00001010000010100000000000000001，則其點(diǎn)分十進(jìn)制的表示形式是：。IP地址2.3.2IP地址分類IP地址是通過它的格式分類的，它有五種格式：A類、B類、C類、D類和E類。IP地址分為五類：·A類：～55（N/8，又稱24位地址塊）。用于大型網(wǎng)絡(luò)（能容納126個(gè)網(wǎng)絡(luò)，1677214臺主機(jī)）·B類：～55（或記為N/16，又稱16位地址塊）。用于中型網(wǎng)絡(luò)（能容納16384個(gè)網(wǎng)絡(luò)，65534臺主機(jī)）·C類：～55（或記為N/16，又稱8位地址塊）。用于小型網(wǎng)絡(luò)（能容納2097152個(gè)網(wǎng)絡(luò)，254臺主機(jī)）·D類：～55。用于組播（多目的地址的發(fā)送）·E類：～54。用于實(shí)驗(yàn)。另外，全零地址指任意網(wǎng)絡(luò)，全1的IP地址是當(dāng)前子網(wǎng)的廣播地址。IP地址2.3.2IP地址分類IP地址2.3.3子網(wǎng)掩碼和子網(wǎng)劃分1.子網(wǎng)劃分在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，通信量和主機(jī)的數(shù)量成比例，而且和每個(gè)主機(jī)產(chǎn)生的通信量的和成比例。隨著網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越來越大，這種通信量可能超出介質(zhì)能力，且網(wǎng)絡(luò)性能開始下降。在一個(gè)廣域網(wǎng)中，減少廣域網(wǎng)中不必要的通信量也成為一個(gè)重要內(nèi)容。通過使用子網(wǎng)，可以將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分段，從而隔離各個(gè)組之間的通信量。IP地址格式中增加了一個(gè)“子網(wǎng)號字段（Subnet-id）”，使IP地址結(jié)構(gòu)由兩級變?yōu)槿?，從而大大增加了使用的靈活性。這種對網(wǎng)絡(luò)IP地址進(jìn)行進(jìn)一步劃分的方式稱為子網(wǎng)劃分。IP地址2.3.3子網(wǎng)掩碼和子網(wǎng)劃分2.子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼（SubnetMask）又叫網(wǎng)絡(luò)掩碼、地址掩碼等，它是一種用來指明一個(gè)IP地址的哪些位標(biāo)識的是主機(jī)所在的子網(wǎng)，以及哪些位標(biāo)識的是主機(jī)的32位二進(jìn)制數(shù)。子網(wǎng)掩碼不能單獨(dú)存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。子網(wǎng)掩碼對應(yīng)于32位的IP地址。IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號部分在子網(wǎng)掩碼中用“1”表示，1的數(shù)目等于網(wǎng)絡(luò)位的長度；IP地址中的主機(jī)號部分在子網(wǎng)掩碼中用“0”表示，0的數(shù)目等于主機(jī)位的長度。子網(wǎng)掩碼的作用是用來區(qū)分網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)是否在同一網(wǎng)絡(luò)區(qū)段內(nèi)。通過使用子網(wǎng)掩碼，可以將子網(wǎng)隱藏起來，從外部看網(wǎng)絡(luò)沒有變化。IP地址2.3.3子網(wǎng)掩碼和子網(wǎng)劃分2.子網(wǎng)掩碼各類IP地址對應(yīng)的子網(wǎng)掩碼示意圖如圖所示。有了子網(wǎng)掩碼后，IP地址可以標(biāo)識為

或者標(biāo)識為/24，24表示掩碼中“1”的個(gè)數(shù)。IP地址2.3.3子網(wǎng)掩碼和子網(wǎng)劃分3.子網(wǎng)劃分在進(jìn)行子網(wǎng)劃分之前，需要確定兩個(gè)因素：子網(wǎng)內(nèi)需要包含的子網(wǎng)ID數(shù)量，及每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)數(shù)量。然后根據(jù)這兩個(gè)因素，來確定：①整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼；②每個(gè)子網(wǎng)的ID；③每個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)范圍；④劃分子網(wǎng)的快捷方法需要附加考慮的問題還包括：①子網(wǎng)掩碼能提供多少個(gè)子網(wǎng)；②每個(gè)子網(wǎng)有多少個(gè)主機(jī)；③每個(gè)子網(wǎng)有效的IP地址是什么；④每個(gè)子網(wǎng)中的主機(jī)地址范圍；⑤每個(gè)子網(wǎng)的廣播地址是多少。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和功能

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)IP地址

MAC地址

數(shù)據(jù)封裝

VLAN第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)MAC地址MAC地址，也稱為物理地址、硬件地址，用來定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的位置。MAC地址用來表示互聯(lián)網(wǎng)上每一個(gè)站點(diǎn)的標(biāo)識符，采用十六進(jìn)制數(shù)表示，共六個(gè)字節(jié)（48位）。前三個(gè)字節(jié)是由IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會）的注冊管理機(jī)構(gòu)RA負(fù)責(zé)給不同廠家分配的代碼（高位24位），也稱為“機(jī)構(gòu)唯一標(biāo)識符”（OrganizationallyUniqueIdentifier），后三個(gè)字節(jié)（低位24位）由各廠家自行指派給生產(chǎn)的適配器接口，稱為擴(kuò)展標(biāo)識符。MAC地址對應(yīng)于OSI參考模型的第二層數(shù)據(jù)鏈路層，工作在數(shù)據(jù)鏈路層的交換機(jī)維護(hù)著計(jì)算機(jī)MAC地址和自身端口的數(shù)據(jù)庫，交換機(jī)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址字段來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。MAC地址在一個(gè)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)中，IP地址和MAC地址是成對出現(xiàn)的。如果一臺計(jì)算機(jī)要和網(wǎng)絡(luò)中另一臺計(jì)算機(jī)通信，那么要配置這兩臺計(jì)算機(jī)的IP地址，MAC地址是網(wǎng)卡出廠時(shí)設(shè)定的，這樣配置的IP地址就和MAC地址形成了一種對應(yīng)關(guān)系。在數(shù)據(jù)通信時(shí)，IP地址負(fù)責(zé)表示計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層地址，網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備（如路由器）根據(jù)IP地址來進(jìn)行操作；MAC地址負(fù)責(zé)表示計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)鏈路層地址，數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備（如交換機(jī)）根據(jù)MAC地址來進(jìn)行操作。IP和MAC地址這種映射關(guān)系由ARP協(xié)議完成。MAC地址1.MAC地址與IP地址區(qū)別1）對于網(wǎng)絡(luò)上的某一設(shè)備，如一臺計(jì)算機(jī)或一臺路由器，其IP地址是基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)出的，同一臺設(shè)備或計(jì)算機(jī)上，改動IP地址是很容易的（但必須唯一），而MAC則是生產(chǎn)廠商燒錄好的，一般不能改動。2）長度不同。IP地址為32位，MAC地址為48位。3）分配依據(jù)不同。IP地址的分配是基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，MAC地址的分配是基于制造商。4）尋址協(xié)議層不同。MAC地址2.獲取方法在Windows10中單擊開始，點(diǎn)擊運(yùn)行，輸入cmd，進(jìn)入后輸入ipconfig/all即可（或者輸入ipconfig-all），如圖所示。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和功能

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)IP地址

MAC地址

數(shù)據(jù)封裝

VLAN第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)封裝數(shù)據(jù)封裝（DataEncapsulation），籠統(tǒng)地講，就是把業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)映射到某個(gè)封裝協(xié)議的凈荷中，然后填充對應(yīng)協(xié)議的包頭，形成封裝協(xié)議的數(shù)據(jù)包，并完成速率適配。解封裝，就是封裝的逆過程，拆解協(xié)議包，處理包頭中的信息，取出凈荷中的業(yè)務(wù)信息。數(shù)據(jù)封裝和解封裝是一對逆過程。數(shù)據(jù)封裝的過程大致如下：用戶信息轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，以便在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)段，并在發(fā)送方和接收方主機(jī)之間建立一條可靠的連接。數(shù)據(jù)段轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包或數(shù)據(jù)報(bào)，并在報(bào)頭中放上邏輯地址，這樣每一個(gè)數(shù)據(jù)包都可以通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)包或數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)換為幀，以便在本地網(wǎng)絡(luò)中傳輸。在本地網(wǎng)段上，使用硬件地址唯一標(biāo)識每一臺主機(jī)。幀轉(zhuǎn)換為比特流，并采用數(shù)字編碼和時(shí)鐘方案。數(shù)據(jù)封裝

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和功能

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)IP地址

MAC地址

數(shù)據(jù)封裝

VLAN第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)VLAN2.6.1二層交換二層交換是基于交換機(jī)進(jìn)行的。二層交換包含下述兩個(gè)過程。學(xué)習(xí)：以太網(wǎng)交換機(jī)了解每一端口相連設(shè)備的MAC地址，并將地址同相應(yīng)的端口映射起來存放在交換機(jī)緩存中的MAC地址表中。轉(zhuǎn)發(fā)/過濾：當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)幀的目的地址在MAC地址表中有映射時(shí)，它被轉(zhuǎn)發(fā)到連接目的節(jié)點(diǎn)的端口而不是所有端口（如該數(shù)據(jù)幀為廣播/組播幀則轉(zhuǎn)發(fā)至所有端口）。VLAN2.6.1二層交換MAC地址的建立過程如下。VLAN2.6.1二層交換MAC地址的建立過程如下。VLAN2.6.1二層交換MAC地址的建立過程如下。VLAN2.6.1二層交換MAC地址的建立過程如下。VLAN2.6.2VLAN的定義VLAN（VirtualLocalAreaNetwork，虛擬局域網(wǎng)）是一種通過將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備邏輯地而不是物理地劃分成一個(gè)個(gè)網(wǎng)段從而實(shí)現(xiàn)虛擬工作組的技術(shù)。對連接到的第二層交換機(jī)端口的網(wǎng)絡(luò)用戶的邏輯分段，不受網(wǎng)絡(luò)用戶的物理位置限制而根據(jù)用戶需求進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分段。一個(gè)VLAN可以在一個(gè)交換機(jī)或者跨交換機(jī)實(shí)現(xiàn)。VLAN可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)用戶的位置、作用、部門或者根據(jù)網(wǎng)絡(luò)用戶所使用的應(yīng)用程序和協(xié)議來進(jìn)行分組?；诮粨Q機(jī)的虛擬局域網(wǎng)能夠?yàn)榫钟蚓W(wǎng)解決沖突域、廣播域、帶寬問題。VLAN2.6.3VLAN的劃分方式VLAN的劃分方式有很多種，有基于MAC地址、基于端口的VLAN、基于協(xié)議的VLAN和基于子網(wǎng)的VLAN劃分。1.基于MAC地址的VLAN根據(jù)每個(gè)主機(jī)的MAC地址來劃分，即對所有主機(jī)都根據(jù)它的MAC地址配置主機(jī)屬于哪個(gè)VLAN；交換機(jī)維護(hù)一張VLAN映射表，這個(gè)VLAN表記錄MAC地址和VLAN的對應(yīng)關(guān)系。這種劃分VLAN的方法的最大優(yōu)點(diǎn)就是當(dāng)用戶物理位置移動時(shí)，即從一個(gè)交換機(jī)換到其他的交換機(jī)時(shí)，VLAN不用重新配置。VLAN2.6.3VLAN的劃分方式1.基于MAC地址的VLANVLAN2.6.3VLAN的劃分方式2.基于端口的VLAN這種劃分VLAN的方法是根據(jù)以太網(wǎng)交換機(jī)的端口來劃分，比如交換機(jī)的1端口為VLAN1，端口2為VLAN2，端口3，4為VLAN3。VLAN2.6.3VLAN的劃分方式3.基于協(xié)議的VLAN這種情況是根據(jù)二層數(shù)據(jù)幀中協(xié)議字段進(jìn)行VLAN的劃分。如果一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中既有EthernetⅡ又有LLC等多種數(shù)據(jù)幀通信的時(shí)候，可以采用這種VLAN的劃分方法。VLAN2.6.3VLAN的劃分方式4.基于子網(wǎng)的VLAN基于IP子網(wǎng)的VLAN根據(jù)報(bào)文中的IP地址決定報(bào)文屬于哪個(gè)VLAN：同一個(gè)IP子網(wǎng)的所有報(bào)文屬于同一個(gè)VLAN。VLAN2.6.4VLAN幀格式IEEE802.1Q定義了VLAN幀格式，為識別幀屬于哪個(gè)VLAN提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的方法。VLAN2.6.5VLAN鏈路類型VLAN內(nèi)的鏈路有三種常見的類型：接入鏈路、干線鏈路和混合鏈路。AccessLink（接入鏈路）接入端口使用的鏈路即是AccessLink。接入鏈路指的是用于連接主機(jī)和交換機(jī)的鏈路。通常情況下主機(jī)并不需要知道自己屬于哪些VLAN，主機(jī)的硬件也不一定支持帶有VLAN標(biāo)記的幀。主機(jī)要求發(fā)送和接收的幀都是沒有打上標(biāo)記的幀。所以，Access接收和發(fā)送的都是標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)幀。接入鏈路屬于某一個(gè)特定的端口，這個(gè)端口屬于一個(gè)并且只能是一個(gè)VLAN。這個(gè)端口不能直接接收其它VLAN的信息，也不能直接向其它VLAN發(fā)送信息。不同VLAN的信息必須通過三層路由處理才能轉(zhuǎn)發(fā)到這個(gè)端口上。VLAN2.6.5VLAN鏈路類型TrunkLink（干線鏈路）TrunkLink指干線鏈路，干線鏈路是可以承載多個(gè)不同VLAN數(shù)據(jù)的鏈路。干線鏈路通常用于交換機(jī)間的互連，交換機(jī)和路由器之間的連接，或者用于多個(gè)交換機(jī)二層互連，可使一個(gè)VLAN跨越多個(gè)交換機(jī)。數(shù)據(jù)幀在干線鏈路上傳輸?shù)臅r(shí)候，交換機(jī)必須用一種方法來識別數(shù)據(jù)幀是屬于哪個(gè)VLAN的。IEEE802.1Q定義了VLAN幀格式，所有在干線鏈路上傳輸?shù)膸际谴蛏蠘?biāo)記的幀。通過這些標(biāo)記，交換機(jī)就可以確定哪些幀分別屬于哪個(gè)VLAN。和接入鏈路不同，干線鏈路是用來在不同的設(shè)備之間承載VLAN數(shù)據(jù)的，因此干線鏈路是不屬于任