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网络基础知识与概念,Chapter,1,江万里,2010-02,什么是协议,什么是协议？为了使数据可以在网络上从源传递到目的地，网络上所有设备需要“讲”相同的“语言”描述网络通信中“语言”规范的一组规则就是协议例如：两个人交谈，必须使用相同的语言，如果你说汉语，他说阿拉伯语数据通信协议的定义决定数据的格式和传输的一组规则或者一组惯例,Chapter,2,培训目标,网络概述OSI开放系统互联7层参考模型识别集线器hub、交换机switch、路由器router的功能以及在网络中扮演的角色.描述数据封装与解除封装,Chapter,3,计算机网络概述,网络：计算机与通信技术相结合，不同种类计算机通过同类通信协议相互通信，形成计算机网络。,Chapter,4,网络拓扑结构,计算机网络的拓扑结构是指网络中各个站点相互连接的形式拓扑包括物理拓扑和逻辑拓扑物理拓扑是指设备或介质的连接方式逻辑拓扑是指数据传输的方式,Chapter,5,NetworkTopology,Chapter,6,OSI参考模型,Chapter,7,计算机网络的功能,数据通信,Chapter,8,协议分层21,网络通信的过程很复杂数据以电子信号的形式穿越介质到达正确的计算机，然后转换成最初的形式，以便接收者能够阅读为了降低网络设计的复杂性，将协议进行了分层设计,Chapter,9,协议分层22,分层设计的意义用户服务层的模块设计可相对独立于具体的通信线路和通信硬件接口的差别而通信服务层的模块设计又可相对独立于具体用户应用要求的不同,Chapter,10,例如：文件传输或电子邮件服务模块的设计，不必关心底层通信线路是光纤还是双绞线,服务类型,面向连接的服务先建立连接再传输数据，之后再断开连接数据传输过程中，数据包不需要携带目的地址保证数据传输的可靠性无连接的服务不需要事先建立连接，直接发送数据每个报文都带有完整的目的地址不保证报文传输的可靠性,Chapter,11,服务元素,Chapter,12,面向连接的服务在建立连接和断开连接过程中，使用以下几个服务元素,服务元素举例,Chapter,13,1111,2222,拨号2222，请求建立连接,振铃，得到建立连接的指示,摘机，对连接请求的响应,听到振铃音停止，得到建立连接的确认,连接已建立，这时可以通电话了,关于面向连接和无连接的服务，在传输层协议中将有应用,邮局实例22,Chapter,14,运输部门,甲地,乙地,邮局实例22,邮局对于写信人来说是下层运输部门是邮局的下层下层为上层提供服务写信人与收信人之间使用相同的语言邮局之间的约定同层次之间使用相同的协议,Chapter,15,OSI的七层框架21,Chapter,16,物理层,物理层,数据链路层,数据链路层,网络层,网络层,传输层,传输层,会话层,会话层,表示层,表示层,应用层,应用层,物理层协议,数据链路层协议,网络层协议,传输层协议,会话层协议,表示层协议,应用层协议,比特,帧,报文,TPDU,SPDU,PPDU,APDU,1接口,2接口,3接口,4接口,5接口,6接口,主机A,主机B,数据单元,层,OSI的七层框架22,Chapter,17,数据的封装与解封装过程31,Chapter,18,Internet,Hello!,数据的封装与解封装过程32,Chapter,19,IP包头,Hello,物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层,比特,帧,报文,段,PDU,Hello,LLC子层,MAC子层,TCP/UDP头,高层数据,MAC子层,LLC子层,FCS,数据的封装与解封装过程33,Chapter,20,IP包头,Hello,物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层,比特,帧,报文,段,PDU,Hello,LLC子层,MAC子层,MAC子层,FCS,TCP/UDP头,高层数据,LLC子层,TCP/IP协议参考模型,TCP/IP是20世纪70年代中期美国国防部为ARPANET开发的网络体系结构,Chapter,21,TCP/IP模型与OSI模型的比较,相同点两者都是以协议栈的概念为基础协议栈中的协议彼此相互独立下层对上层提供服务不同点OSI是先有模型；TCP/IP是先有协议，后有模型OSI适用于各种协议栈；TCP/IP只适用于TCP/IP网络层次数量不同,Chapter,22,数据链路层与交换机,Chapter,23,数据链路层的功能21,数据链路层位于网络层与物理层之间,Chapter,24,物理层,物理层,数据链路层,数据链路层,网络层,网络层,数据链路层协议,比特（Bit）,帧（Frame）,包(Packet）,主机A,主机B,数据单元,数据链路层的功能22,数据链路层的功能数据链路的建立、维护与拆除帧包装、帧传输、帧同步帧的差错恢复流量控制,Chapter,25,以太网,以太网工作在数据链路层,Chapter,26,物理层,物理层,数据链路层,数据链路层,网络层,网络层,物理层协议,数据链路层协议,网络层协议,比特,帧,包,1,2,主机A,主机B,数据单元,层,以太网,什么是以太网,我们平常使用的局域网就是以太网,Chapter,27,如果中间的线路是共享的，这条链路在同一时间由谁来使用呢？如何来保证这些主机能有序的使用共享线路，不发生数据的冲突？,如果主机A发出一个数据包给主机B，如何标识主机A和主机B呢？这就是主机的地址问题。,主机之间发送的数据，需要保证双方互相都能读懂，那么它们发送的数据的格式，是不是需要有一个统一的规范呢？,以太网采用CSMA/CD,CSMA/CD带冲突检测的载波监听多路访问以太网采用CSMA/CD避免信号的冲突工作原理发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听若监听到冲突，则立即停止发送等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试,Chapter,28,以太网MAC地址,以太网地址用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备例如：00061be3936c000d28beb642,Chapter,29,以太网帧格式,Chapter,30,802.3以太网帧格式,7字节,6字节,6字节,前导码,目的地址,源地址,类型/长度,数据,帧校验序列,461500字节,4字节,1字节,2字节,帧启始定界符,大于0600H表示类型，小于0600H表示长度,MAC子层与LLC子层21,介质访问控制（MAC）子层（802.3）将上层交下来的数据封装成帧进行发送(接收时进行相反的过程，将帧拆卸)；实现和维护介质访访问控制协议，例如CSMA/CD；比特差错检测；MAC帧的寻址，即MAC帧由哪个站（源站）发出，被哪个站哪些站接收（目的站）。,Chapter,31,MAC子层与LLC子层22,逻辑链路控制（LLC）子层（802.2）建立和释放数据链路层的逻辑连接；提供与上层的接口；给帧加上序号。,Chapter,32,以太网命名方法,N信号物理介质N：以兆位为单位的数据速率，如10、100、1000信号：基带还是宽带物理介质：标识介质类型例如：100BASE-TX,Chapter,33,数据速率为100M,基带，即物理介质为以太网专用,UTP或STP,以太网交换机,Chapter,34,交换机是用来连接局域网的主要设备交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据，因此交换机工作在数据链路层交换机分割冲突域，实现全双工通信,交换机数据转发原理121,Chapter,35,11,B,33,44,22,AA,BB,A,端口1,端口1,端口2,端口2,端口3,端口3,主机11给主机33发送一个数据帧：目标地址：33源地址：11,交换机数据转发原理122,Chapter,36,A,交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机A查找MAC地址表交换机A学习主机11的MAC地址交换机A向其他所有端口发送广播,111,交换机数据转发原理123,Chapter,37,11,B,33,44,22,AA,BB,A,端口1,端口1,端口2,端口2,端口3,端口3,交换机数据转发原理124,交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机B查看MAC地址表交换机B学习源MAC地址和端口号交换机B向所有端口广播数据包主机22，查看数据包的目标MAC地址不是自己，丢弃数据包,Chapter,38,B,113,22,交换机数据转发原理125,Chapter,39,B,33,44,22,AA,BB,A,端口1,端口1,端口2,端口2,端口3,端口3,11,交换机数据转发原理126,主机33，接收到数据帧主机44，丢弃数据帧,Chapter,40,33,44,在这个过程中，交换机的MAC地址表中没有需要的条目，交换机通过广播的方式，转发了数据帧,交换机数据转发原理127,Chapter,41,B,33,44,22,AA,BB,A,端口1,端口1,端口2,端口2,端口3,端口3,11,这时，主机44要给主机11发送一个数据帧：目标地址：11源地址：44,交换机数据转发原理128,交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机B学习源MAC地址和端口号交换机B查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数据到端口3,Chapter,42,B,113,442,交换机数据转发原理129,交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机A学习源MAC地址和端口号交换机A查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数据到端口1主机11，收到数据帧,Chapter,43,A,111,443,交换机数据转发原理1210,Chapter,44,B,33,44,22,AA,BB,A,端口1,端口1,端口2,端口2,端口3,端口3,11,在这个过程中，交换机的MAC地址表中已经学到了需要的条目，交换机通过单播的方式，转发了数据帧,交换机数据转发原理1211,Chapter,45,A,111,443,222,333,113,442,223,331,交换机最终的MAC地址表,B,交换机数据转发原理1212,转发交换机根据MAC地址表单播转发数据帧学习MAC地址表是交换机通过学习接收的数据帧的源MAC地址来形成的广播如果目标地址在MAC地址表中没有，交换机就向除接收到该数据帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧更新交换机MAC地址表的老化时间是300秒交换机如果发现一个帧的入端口和MAC地址表中源MAC地址的所在端口不同，交换机将MAC地址重新学习到新的端口,Chapter,46,单工、半双工与全双工,单工只有一个信道，传输方向只能是单向的半双工只有一个信道，在同一时刻，只能是单向传输全双工双信道，同时可以有双向数据传输,Chapter,47,A,B,A,B,A,B,例如：寻呼机,例如：对讲机,例如：电话,冲突与冲突域,Chapter,48,如果冲突过多，则传输效率就会降低,主机A,主机B,主机C,冲突域,分割冲突域,Chapter,49,为了提高传输效率，分割冲突域,.,冲突域1,冲突域2,冲突域3,冲突域与广播域,Chapter,50,广播域指接收同样广播消息的节点的集合，如：在该集合中的任何一个节点传输一个广播帧，则所有其他能收到这个帧的节点都被认为是该广播帧的一部分交换机分割冲突域，但是不分割广播域，即交换机的所有端口属于同一个广播域,.,广播域,广播域,冲突域,冲突域,广播,阶段总结,Chapter,51,数据链路层与交换机,以太网,数据转发原理,全双工工作原理,工作原理,产品概述CiscoCatalyst2900系列,数据链路层,链路层设备交换机,CSMA/CD,功能,帧格式,MAC地址,背板使用交换矩阵结构，保证每个端口都有收发专用通道,根据MAC地址表转发数据，MAC地址表是通过学习帧的源MAC地址生成的,目的地址、源地址、类型、数据、帧校验,48位，前24位是厂商编号，后24位是网卡编号,发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听。若监听到冲突，则立即停止发送。等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。,Chapter,52,HubsOperateatPhysicallayer,A,B,C,D,Physical,AlldevicesinthesamecollisiondomainAlldevicesinthesamebroadcastdomainDevicessharethesamebandwidth,Chapter,53,SwitchesandBridgesOperateatDataLinkLayer,EachsegmenthasitsowncollisiondomainAllsegmentsareinthesamebroadcastdomain,DataLink,OR,1,2,3,1,2,ConceptofSwitches,Chapter,54,每个岔路口都有专用车道EachsegmenthasitsowncollisiondomainBroadcastsareforwardedtoallsegments,Memory,Switch,Routers:OperateattheNetworkLayer,BroadcastcontrolTrafficmanagementLogicaladdressingConnectstoWAN