河南电力CCNA基础教程1.ppt

网络基础教程,课程安排,计算机基础知识网络基础知识,计算机网络发展史网络术语讲解(OSI模型,TCP/IP模型,LAN和WAN常用概念),连接LAN和WAN(常用的联网设备,网络拓扑模型,WAN接口及相应电缆),Lunch,以太网交换技术简介IP分类和寻址技术简介,广域网和路由器(路由器的结构,WAN中的各种技术等),AM,PM,Day1,Day2,Day3,Day4,Day5,TCP/IP传输层和应用层中的各种协议和技术讲解,简单的CISCO路由器中的一些命令实验,布线技术(网络介质,网络测试,常用的布线实施技术和布线参数),以太网基础(各种常用的概念,如802.3的各种概念),子网掩码计算,路由技术(常用的路由协议,协议之间的对比),计算机基础知识,跨世纪的主流技术,18世纪机械时代机械替代手工19世纪蒸汽机时代蒸汽机替代机械，进一步解放了生产力2021世纪信息时代信息的收集、处理和发布信息高速公路网络开始深入到社会的各个方面网络正在改造整个世界,PC机简介,CPU插槽,PCI扩展插槽,ISA扩展插槽,内存插槽,IDE接口,FDD软驱接口,PC机简介,笔记本电脑,计数法,十进制0，1，2，3，4，5，6，7，8，9二进制0，1十六进制0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F,二进制表示方式,1或0的电学表示,网络基础知识,当今流行的通信技术,在一个世纪之前，电信网开始出现，并且在政府的支持下渐渐形成规模，逐渐成为当时最流行的最先进的通信技术。在近半个世纪以前，计算机网络开始出现，并且以惊人的速度发展起来，成为当今最流行的最先进的通信技术。同时，现代生活中还存在着另外一种单向广播式的网络-有线电视网。所谓的“三网合一”中的三网就是计算机网络、电信网和有线电视网。,什么是计算机网络,网络阡陌交通，纵横交错计算机网络将地理位置不同并且具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和通信线路连接起来，在网络软件的支持下实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统，称之为计算机网络。互连的手段：在各种各样的协议(Protocol)支持下进行工作被操作对象：一些独立自主的计算机系统,网络的层次,网络类型,按照网络拓扑结构划分总线型、星型、环型、混合型按照网络覆盖范围划分局域网、城域网、广域网、互联网按照网络体系结构划分TCP/IP、ISO/OSI、IPX/SNA、X.25/FR/ATM按照网络服务性质划分公用计算机网络：为公众提供商业性和公益性通信，如Internet。专用计算机网络：为政府、企业等部门提供具有特定应用服务的网络，如Intranet。,早期的计算机网络,多个自主计算机通过通信线路互连形成计算机网络多个计算机都具有自处理能力计算机之间不存在主从关系通信存在于计算机和计算机之间1968年，美国国防部高级研究计划局ARPA（AdvancedResearchProjectsAgency）提出研究网络ARPANET的计划。1969年在美国四所著名的大学建成了具有4个节点的实验网。,第三代计算机网络,国际标准化的网络具有统一的网络体系结构遵循国际标准化协议的计算机网络,NIC,NIC(networkinterfacecard),PCMCIANIC,MODEM,ExternalModem,PCMCIAModem,Modem-Modulator/Demodulator,Internet的发展历史,1960sModem提供了计算机之间的连接速度300bps（bitspersecond）每秒钟传输大约30个字符1970sBBS（BulletinBoardSystems）1980s文件传输实现1990sModem速度提升为56kbps2000s高速服务,WEBBrowser,IP地址与子网掩码,IP地址总长32bits通常用点分十进制法表示包括网络号与主机号,IP地址与子网掩码,网络术语,NetworkTerm,基本网络术语,局域网规模较小的广播型网络常用设备：Router,Bridge,Hub,EthernetSwitch,ATMSwitch,广域网跨越大型地域的点到点网络常用设备：Router,Comm.Server,Modem,WANBandwidthSwitch,局域网的产生,LAN-LocalAreaNetwork,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,广域网的产生,WAN-WideAreaNetwork,WAN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：DDNX.25共用分组交换网帧中继：FrameRelay异步传输模式：ATM,WAN交换模式,电路交换：基于电话网的电路交换优点：时延小、透明传输；缺点：带宽固定，网络资源利用率低。分组交换：以分组为单位存储转发优点：多路复用，网络资源利用率高；缺点：实时性差。,WAN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,规模的划分,城域网,广域网,局域网,互联网,LANs,设备：Router、Bridge、Hub、EthernetSwitch、Repeater设计目的：1、在较小的地理区域2、允许高带宽的多种访问介质3、本地管理员管理4、全双工访问5、连接的设备相邻近,MANs,MAN-Metropolitan-areanetworks（城域网）在一个城市里由一个或多个LAN组成的大型网络群MAN可以使用传统的局域网连接介质，如：双绞线、光纤等。也可以采用新型的无线网络,WANs,设备：Router、Communicationsever、Modem设计目的：1、在一个较大的区域2、通过串行口支持低速连接3、全双工或者半双工4、连接设备分布在全球区域,SAN,Storageareanetworks（存储区域网络）,SAN,采用高速的网络连接介质和网络设备进行连接提供高速的服务-存储、存储-存储、服务-服务的连接特点：高速、存储空间大、成本昂贵性能：并行磁盘或者磁盘阵列在两个或多个服务器之间以高速运行用途：灾难性数据备份建立在10Km或者6.2英里外的数据中心测试与维护：类似于LAN和WAN,网络设备,终端用户设备:Workstation（工作站）等此类设备需要有物理连接到网络物理连接设备都有MAC地址网络设备:第一层:RepeaterHub第二层:BridgesSwitch第三层:Router,Repeater,Repeater功能：回复转发信号,Bridge,网桥：基于MAC地址进行数据转发和控制网桥不能抑止广播风暴,Switch,交换机：多端口网桥不过滤广播,Router,路由器：路径选择、包交换基于第三层，流量和链路速度,物理拓扑,物理拓扑规定线缆的布局走向,总线式,环形,星形,扩展星形,层次形,网状形,物理拓扑：总线型,独立的主干网络所有的主机直接连接到主干总线两端要有终结器,物理拓扑：环形,没有主干每一台主机直接连接邻居,物理拓扑：星形,所有的网络设备连接到一个中心点星形的中心一般用HUB或者Switch,物理拓扑：扩展星形,把多个星形拓扑连接在一起星形的中间是HUB或者Switch扩展了网络的长度和大小,物理拓扑：层次形,类似于扩展星形,物理拓扑：网状形,每一个主机到网络中的其他主机都有直接连接,协议,协议Protocols：算法编写出的规则，按最优方式表述数据传输物理网络是怎样建立的计算机怎样被连接到网络传输的数据的格式是怎样的数据是怎样被传输的各种错误是怎样被处理的网络设备进行数据通讯时采用OSI模型7层结构并且各层是一一对应的关系,通信协议,网络协议是网络设备之间通信规则的正式描述。,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,TCP/IP协议栈,SourceHostA,DestinationHostB,好啊,我也懂TCP/IP。,请问可以用TCP/IP和你通信吗?,TCP/IP协议栈,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）,带宽与吞吐量,带宽(bandwidth)定义为每秒发送的比特数，是在一定时间内能够通过一定空间最大的比特数。无论采用什么方式发送报文，无论采用什么样的物理介质，带宽都是有限的，这是由传输介质的物理性质决定的。吞吐量(throughout)指的是在一天的某段时间内使用特定的路由下载一个文件时所获得的实际带宽。由于很多种原因，吞吐量远远小于传输使用介质所能达到的最大带宽。,带宽,带宽可以近似的看成是水管数据可以看成是管道中的水流,带宽的度量值,bpsbits/secT344.736MbpsT11.544Mbps长度与带宽成反比吞吐量：吞吐量带宽计算：,信号,信号是指有携带有信息的电平、光模式或者经过调制的电磁波。信号有两种不同的类型：模拟信号(AnalogSignals)：用连续变化的电磁波来表示数据。可以按照不同的频率在各种介质上传输。模拟信号是一种不考虑内容的传输方式。数字信号(DigitalSignals)：用电压脉冲序列来表示数据。数字信号是离散的值，数字信号的传输与内容相关。在很多领域，数据通过二进制表示的，基本单位是1bit。1bit可以用很多方式表示，如电位的高低，光线的有无。,信号与数据,数据分类模拟数据(AnalogData)：连续值，例如声音曲线数字数据(DigitalData)：离散值，例如整数序列模拟数据和数字数据都可以用模拟信号和数字信号表示和传播。在传输一段距离之后，信号都会衰减，需要放大器来恢复。模拟信号经放大器后，噪音分量也会增大。数字信号经过中继器后，会克服衰减。数字信号的发送比模拟信号便宜，抗干扰能力强，但却易衰减。,数据传输方式,模拟数据用模拟信号来传输数字数据用模拟信号来传输模拟数据用数字信号来传输数字数据用数字信号来传输直接表示或者编码,网络衰减,衰减（attenuation）是当电缆长度超过某个限度时，信号能量的散失。这意味着1bit的电压在传输的过程中幅度会减小。衰减会对网络造成影响，它限制了网络线缆的最大长度。精心地选择材料和材料的几何形状（如线缆的形状和位置）可以减少衰减。但是由于电阻的存在，总会存在一定的衰减，这无法避免。解决衰减的方法有两种，一是选择合适的传输介质，另一个是在合适的地方接入中继器。,网络反射,电信号的反射是在电压脉冲或者比特遇到介质不连续的地方的时候产生能量的反射。如果反射不被控制，会对后续的比特产生干扰。反射可能产生问题。反射在光纤通信中也存在。如果希望优化网络性能，网络介质与NIC中的电部件阻抗匹配是很重要的。,噪音,噪声是不希望有的额外的电、光或者电磁信号所有的信号都伴随有噪声，重要的是保持高的信噪比常见的噪声有：串话、热噪声、交流/参考点噪声和电磁干扰。串话当两条线缆足够接近并且没有绞合在一起的时候，就会串话。解决方法是严格遵守标准的终结规程，使用高质量的双绞线缆,噪音,电磁干扰(EMI/RFI)：EMI：electromagneticinterferenceRFI：radiofrequencyinterference实际上缆线都有天线的作用，因此会吸收外部的电磁源产生的信号。解决方法1：屏蔽(shielding)，在线缆的外面包上金属薄膜材料，起屏蔽作用，其缺点是成本较高。解决方法2：抵消(cancellation)，通过同一电路中平行的具有相反电流方向产生的磁场间的相互抵消，可以减小电磁干扰的影响。通常的做法是将线缆绞合在一起。,OSI模型,应用层：与用户最接近的一层表示层：通用的数据格式，语法会话层：控制会话传输层：流控、保证可靠性网络层：路径选择、路由及逻辑选路数据链路层：帧、介质访问控制物理层：规定信号和介质,OSI模型,OSI模型,建立、管理、终结应用间的会话，保证不同应用间的数据区分,用户接口、为应用处理提供网络服务,数据表示、数据格式、结构加密等特殊处理过程协商数据传输语法,传输层,数据链路层,网络层,物理层,会话层,表示层,应用层,OSI模型,OSI模型,分层模型的目的和优点：1、化解复杂性2、标准化接口3、模块化，易于工程4、确保技术的通用5、加速发展6、简化教学和学习,OSI模型的层对应关系,源的某一层进行的工作在目的地的对应层上作相反的工作。我们称源的工作叫做封装，目的地所作的工作叫做解封装,数据封装,数据封装,TCP/IP模型,OSI模型和TCP/IP模型的比较,OSI模型与TCP/IP协议的对应关系,TCP/IP协议组中常用的协议,网络介质,NetworkMedium,介质（MediaorMedium）,网络的介质是一种数据从中传输的材料，是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。常用的介质有线介质和无线介质两种：有线介质：电话线、双绞线、同轴电缆、光导纤维等。无线介质：卫星、微波、红外线、激光等。另外，还有大气，携带waves、micorwaves微波和光。介质又称网线、传输线、通信信道等，其传输能力的衡量标准是带宽(Band)。带宽越大传输能力越强。,金属介质,同轴电缆STP&ScTPUTP,线缆规定:10baseT,同轴电缆,速度10-100Mbps费用一般长度500M,同轴电缆,在最初的局域网中，同轴电缆被认为是唯一的传输介质，而忽略了双绞线的日益增长。目前有两种应用广泛的同轴电缆。75欧姆，用于模拟传输，称为宽带电缆(CATV系统)50欧姆，用于传输数字信号，称为基带电缆粗缆：10Mbps，500m，100个站点细缆：10Mbps，185m，30个站点,STP&ScTP,速度10-100Mbps费用一般长度100M,STP屏蔽双绞线ScTP金属箔屏蔽双绞线,UTP,速度10-100-1000Mbps费用低长度100M,双绞线,由按照规则螺旋结构排列的两根绝缘线组成双绞线即可以传输模拟信号也可以传输数字信号带宽依赖于线的粗细和传输距离,用于话音传输1类:只能用于话音的模拟传输2类:可用于数据传输,速率达1Mbps用于计算机局域网的数据传输3类：速率达10Mbps4类：速率达20Mbps5类：速率达100Mbps,100M规则,设备与设备之间的UTP线缆联接不能超过100M，否则性能下降3+90+7=10054321原则,3+90+7=100,3+90+7=100,54321原则,允许5个网段，每网段最大长度100米在同一信道上允许连接4个中继器或集线器在其中的三个网段上可以增加节点在另两个网段上，除做中继器链路外不能接任何节点一个大型的冲突域，最大站点数1024,UTP的连接,直连线：568A-568A568B-568B交叉线：568A-568B反转线：线序反转,光介质,核心,缓冲区,包层,光导纤维,光导纤维是一种细小柔软并能传导光线的介质光导纤维是通过内部的全反射来传输信号光损耗低、频带宽、传输速度快、抗电磁干扰性强，但价格偏贵,光导纤维,光纤分类单模光纤光纤在介质内部无反射，沿直线传播，传播距离更远。多模光纤光纤在介质内部以不同的反射角度传播。,光纤的分类,光芯,光纤的连接,光纤的测试,使用FLUKE的光纤测试仪光时域反射技术,时域反射,测试设备从介质的一端发送信号,当信号到达断点处,信号发生反射,测试设备接收反射信号并计算时间,最终向用户反馈断点位置,有线介质的选择,传输介质的选择是设计局部网络的一个重要的组成部分。对于有线介质而言：双绞线是一种价格便宜的介质，与同轴电缆比较，带宽上受到限制，但是在单个建筑物中，其性能价格比是最好的。同轴电缆可以用于具有大量终端的系统，价格虽然贵一些，但是却有较大的容量。光纤的性能最好，但价格偏贵。,无线网络,标准：IEEE802.11IEEE802.11b11M，2.4GHZIEEE802.11a54M，5GHZIEEE802.11g54M，可兼容802.11b,优点：可移动性可伸缩性灵活性节省开支易于安装可安装于普通介质不可到达的地方节省安装时间,无线网络设备,无线网络的连接,使用AP在空间中制造一个无线网络区域，网络内的无线网卡搜索到无线网络信号，进行参数修正以后就可以连接到无线网络中,连接LAN和WAN,CablingLANsandWANs,LAN的物理层,局域网的物理层规定了用何种方式连接网络，其中包括：令牌环、FDDI、以太网、串行线缆,LAN的物理层,CablelengthCostEaseofinstallationSusceptibilitytointerference,LAN的介质与连接要求,用户的连接：用户到分组设备：10baseT、快速以太网分组设备到主干：快速以太网、吉比特以太网主干到主干：快速以太网、吉比特以太网线缆的规定和连接头：,LAN连接实例,LAN连接的设备,RepeaterHubWirelessmediaBridgeSwitchNIC,Differentconnectiontypes,其他接口型号参看Cisco接口说明手册,UTPimplementation,注意背板上以太网口的表示“X”,Repeater:中继器,中继器（Repeater）一种简单的工作在物理层的网络设备，可以接收一条链路上的数据，并以同样的速度将数据发送到另一条链路上，而不滞留。中继器还具有放大器功能,Hub：集中器,集线器（Hub）又称为多口中继器，是工作在物理层的局域网连接设备，具有多个端口，可连接多台计算机。在局域网中常常将分散的计算机连接起来，形成星型拓扑结构的局域网系统。,Wireless,Bridge,网桥（Bridge）是工作在数据链路层的局域网连接设备。它分析收到的帧，根据目的MAC地址将信息发往目的地。网桥是网间设备，可以用来减小冲突域。将一个大局域网分成不同的网段，以扩展网络距离，减轻网络负担。当网段之间的通信量较低的时候，网桥工作得最好。当网段之间的通信负载很重时，网桥会成为瓶颈，并使通讯变慢。网桥不能抑止广播风暴网桥的工作原理：连接k个不同局域网的网桥将具有k个MAC子层和k个物理层。,Switch,局域网交换机连接局域网的网段，使用MAC地址判断数据应该发往哪个网段，减少通信量。局域网交换机可以看作没有冲突域的多端口网桥，速度比网桥高得多，还可以支持类似VLAN的功能。在整个的帧到达交换机之前，帧就已经发往接收站对应的接口，降低了延迟。虽然局域网交换机减小了冲突域，但是所有的计算机连在一个广播域上。因此，广播包还是可以被交换机所连接的所有主机看见,NIC,网卡NIC在计算机主板中，提供与网络的接口。它是计算机和网络之间的物理连接。在选择网卡的时候需要考虑下面三个因素：网络类型（例如是以太网的、令牌环网的、FDDI的等）介质类型（例如双绞线、同轴电缆或光缆）总线类型（例如PCI或ISA）网卡完成了重要的数据链路层功能，例如：逻辑链路控制：在计算机中与上层协议通讯命名：提供唯一的MAC地址标识符成帧：把数据打包以便传输，属于部分封装的内容介质访问控制：对共享的访问介质提供访问规则发信号：通过转换器与介质产生信号并形成接口,NIC,NIC(networkinterfacecard),PCMCIANIC,设备连接方式,WAN物理层,WAN,窄带广域网PSTN：PublicSwitchedTelephoneNetwork，公共交换电话网ISDN：IntegratedServicesDigitalNetwork，综合业务数字网DDN：DigitalDataNetwork，数字数据网帧中继：FrameRelayX.25：公用分组交换网宽带广域网ATM：异步传输模式SDH：同步数字系列,WAN的串行连接,广域网连接线缆标准参看Cisco线缆手册DTE（DataTerminalEquipment）数据终端设备DCE（Data-CircuitTerminatingEquipment）数据终接设备，需要配置时钟频率ISP端一般为DCE,异步&同步串口,异步串口两种异步串口：异步串口分为设置成异步方式的同/异步串口和专用异步串口异步串口可以设为专线方式和拨号方式，常用的是拨号方式同步串口可以工作在DTE和DCE两种方式可以外接多种类型电缆支持多种链路层协议支持IP和IPX网络层协议Showinterface/displayinterfaceserial命令可显示同步串口的信息,V.35规程的机械特性,DB34（外接网络端）-DB50（路由器端）DTE端为34针型插头DCE端为34孔型插头,V.35电气特性、传输速率和距离,控制信号遵从标准RS-232电平标准：12V数据与时钟遵从V.35电平标准：0.5V同步方式下最大传输速率是：2048000bpsEIA/TIA-V.35电缆的速率和传输距离,路由器之间的连接,路由器之间通过串行线路的连接称为“背靠背”连接，一般情况下线缆的两端分别连接DTE和DCE,路由器的WAN接口,路由器的WAN接口,路由器的结构,路由器的结构,2600的内部,2600的背板,连接分类,通过Control连接,通过Control连接,使用X-modem连接,通过console配置设备,使用反转线连接设备的console口通过RJ-45-to-DB-9转换头连接计算机的串行口（com）启动超级终端使用默认配置,以太网基础,EthernetFundamentals,以太网,以太网取得成功的重要因素：维护简单容易能很好的融合新科技可靠性安装和升级成本低廉,以太网,历史：由Intel和Xerox公司于1980s发布第一个Ethernet，速度为10Mbps1995年100MbpsEthernet出现1998-1999年1000MbpsEthernet出现，成为gigabyteEthernet（吉比特以太网）,以太网的规则,以太网规定基于帧（frame）的格式IEEE规定基于OSI模型的第一、二层介质类型标示符F=fiberopticalcableT=copperunshieldedtwistedpair,802.3以太网和OSI的关系,IEEE802.3以太网标准规定了OSI模型中的第一层以及第二层的MAC子层,IEEE802.x标准,IEEE802.1通用网络概念及网桥等IEEE802.2逻辑链路控制等IEEE802.3CSMA/CD访问方法（Ethernet）IEEE802.4令牌总线IEEE802.5TokenRingIEEE802.6城域网IEEE802.7宽带局域网IEEE802.8光纤局域网(FDDI)IEEE802.9ISDN局域网IEEE802.10网络的安全IEEE802.11无线局域网,OSI模型一层和二层的比较,MAC地址命名,MAC地址采用48bit表示前24位表示厂商后24位为设备编号正常情况下每一个二层以上设备都有一个MAC，并且这个MAC是全球唯一的,MAC地址,一个计算机，无论它是否连到网络上，都有一个物理地址。没有两个物理地址是相同的。这个物理地址，也叫做MAC地址，存储在网络接口卡（NIC）中。MAC地址对于计算机网络至关重要，它使得计算机之间可以相互识别。MAC地址给主机一个永久的、独一无二的名字。硬件产商为每个NIC分配一个物理地址。这个地址存储在NIC的一个芯片中。,MAC地址的形式,MAC地址用十六进制数表示，有两种表示方式，如:0000.0c12.3456或00-00-0c-12-34-56。因为有248（超过2万亿！）个可能的MAC地址，因此可以使用的地址的数量不会用光。MAC地址也有一个主要的缺陷它没有层次，使用无层次地址空间。不同的供应商有不同的OUI，但是他们与个人身份证号码类似。随着网络的增长，这个缺陷将会成为一个真正的问题。,MAC的使用,局域网是广播网络，所有的主机可以看见链路上所有的帧。每台主机在发送数据的时候，会将目的主机的MAC地址封装在帧中。当这个数据在网络介质上传播时，网络上每个设备的NIC检查数据帧中的目的物理地址是否与自己的MAC地址符合，如果不符，NIC丢弃该数据帧。如果相符，目的主机的NIC对数据进行复制，去掉它的封装后，交给上层软件。将MAC地址封装在帧中很重要，没有这些地址，信息就不能正确的在网络上传送。,一般的帧格式,在数据链路层，成帧是数据封装过程，帧是其数据单元。有很多不同类型的帧，它们有不同的标准描述。通常，单个帧包括很多个域。域由字节组成。下面这些域是必须要有的：帧起始域、地址域、长度/类型/控制域、帧校验域、帧停止域。,成帧,帧起始域当计算机连接到物理媒体上，必须有一种方式可以说明“有一个帧到了！”。这一过程在不同的技术上有不同的实现，但是不论哪种技术，所有的帧都应该有一个起始标识表示字节序列的开始。,帧中的域,地址域所有的帧都包含有地址信息，例如源计算机的名字（MAC地址）和目的计算机的名字（MAC地址）。长度/类型/控制域大多数的帧有一些特定的域。在有的技术中，长度域定义了帧的准确长度。还有的技术有类型域，用来指明第三层协议。另外还有一些技术没有定义这样的域。,帧中的域,帧校验域所有的帧以及其中的比特、字节和域都会因为各种原因而产生错误。如何发现这些错误是一个很重要的问题。一种既有效又效率高的方式可是用来发现存在的错误，而且它只是对错误帧进行丢弃和重传。帧校验序列（FCS）域含有一个由源计算机根据帧中的数据计算的数字，当目的计算机收到帧之后，它重新计算FCS数并把它和帧中的FCS数字相比较。如果这两个数字不同，就可以假设错误的出现从而丢弃该帧并且要求源计算机重传。,帧中的域,有三种主要的方式计算帧校验序列：循环冗余校验（CRC）二维奇偶校验因特网的校验和帧停止域传送数据的计算机为了发送、重申和结束帧，必须引起其他设备的注意。有时用一个字节的序列作为帧的结束符。,802.3的帧格式,802.3帧,PRE:先导字节,7个10101010SFD:帧开始标志,10101011DA:目的MAC地址SA:源MAC地址LEN:LLC帧长度DATA:数据字段PAD:填充字段CRC:校验字段,7,1,6,6,2,2or3,4,LLC帧,64到1518字节,字节,CRC,PAD,DATA,LLC控制信息,LEN,SA,DA,SFD,PRE,EthernetII的帧格式,IEEE802.3和Ethernet,先有以太网，后有IEEE802.3。1976年，Xerox公司在ALOHA系统中增加了载波侦听之后，一个14M电缆上连接了100多台计算机，其传输速率为2.94Mbps，采用了CSMA/CD介质访问控制方法。这个系统被称为以太网(Ethernet)。1980年，Xerox,DEC,Intel共同提交了“以太网”蓝皮书，制定了10Mbps的CSMA/CD以太网标准。随后，IEEE802小组成立。IEEE定义了采用1-坚持型CSMA/CD技术的802.3局域网标准，速率从1M到10Mbps。而以太网只是其中的一个特定产品而已。,Ethernet帧的使用,Ethernet帧的大小为641518，路由器接口上的buffer大小默认值是1524,以太网的错误,超大帧，也称为“婴儿巨人帧”，以太网限制最大的帧尾1518，由于data过于大，导致整个帧的大小超过1518,以太网的错误,超小帧，由于data小于46的最小要求，导致帧的大小小于64,Ethernet的运行,逻辑总线拓扑，物理星形拓扑,逻辑环形拓扑，物理星形拓扑,逻辑环形拓扑，物理双环拓扑,逻辑拓扑指数据流的拓扑，物理拓扑指线缆连接的拓扑结构,冲突,冲突：当两个比特在同一介质上同时传输的时候产生冲突。解决方法1：检测冲突并且采用一些规则来解决冲突，如以太网。解决方法2：完全避免冲突的发生，在任何时刻只允许一个计算机发送数据，如令牌环网和FDDI。在网络中，数据报文产生和发生冲突的区域就叫做冲突域，包括共享介质整个环境。一条线路可能通过插线板，中继器和集线器等连接到另一条线路。所有第一层的互连设备都是冲突域的一部分。,冲突域,冲突域-以太网中冲突的帧传播的网络区域在同一个共享介质上的设备都属于同一个冲突域控制冲突域的方法：使用第二、三层设备,载波监听多路访问协议,载波监听多路访问协议CSMA（CarrierSenseMultipleAccessProtocols）载波监听（CarrierSense）站点在为发送帧而访问传输信道之前，首先监听信道有无载波，若有载波，说明已有用户在使用信道，则不发送帧以避免冲突。多路访问（MultipleAccess）多个用户共用一条线路冲突检测（collisiondetect）,带冲突检测的载波监听多路访问协议,引入CSMA/CD的原因当两个帧发生冲突时，两个被损坏帧继续传送毫无意义，而且信道无法被其他站点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。如果站点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，可以提高信道的利用率，因此产生了带冲突检测的载波监听多路访问技术。原理站点使用CSMA协议进行数据发送；在发送期间如果检测到冲突，立即终止发送，并发出一个瞬间干扰信号，使所有的站点都知道发生了冲突；在发出干扰信号后，等待一段随机时间重复上述过程。,Ethernet自动商议,协商脉冲是通讯双方用来商定双工模式和其他设定协商分为两种：NLP（正常连接脉冲）和FLP（快速连接脉冲）FLP建立在多个NLP脉冲的基础上10BASE-T的网络一般每隔16毫秒发送一次协商脉冲,连接的确定以及双工模式,全双工：双方可同时进行收发信息（电话）半双工：用一时刻一方只能收或者发信息（对讲机）单工：一方只能发信息，一方只能收信息（广播）,以太网技术,EthernetTechnology,IEEE802.3的电缆,同轴电缆(10Base5,10base2)、双绞线(10BASE-T)、光纤(10Base-F),10-Mbps以太网,编码方式：曼彻斯特编码,10BASE5,1980年的第一个以太网就是使用10BASE5，当时使用的是粗同轴电缆10BASE5是802.3中的一个标准，主要规定了线缆的长度10BASE5使用曼彻斯特编码，线缆长度最大为500m（1640.4英尺）10BASE5工作在10Mbps半双工模式由于安装很麻烦现在已经基本不使用10BASE5,10BASE2,10BASE2于1985年诞生10BASE2采用细缆，所以安装比较简单10BASE2采用曼彻斯特编码连接头叫做BNC，在其他一些领域也能看到连接最长距离为185米运行于10Mbps半双工模式，所以同一时刻只允许一台计算机发送信息在任何一个10BASE2的网段上可以连接30台终端,10BASE-T,1990年诞生最早的安装使用CAT3（Category）UTP双绞线逻辑拓扑为总线型，物理上中心点为一个HUB最早工作在半双工模式，后来提升为全双工使用曼彻斯特编码,10BASE-T,由于使用全双工模式，数据流量从原来的10Mbps提升到现在20Mbps线缆规定：1-TD+发送数据2-TD-发送数据3-RD+接受数据6-RD-接受数据,100Mbps网络,100Mbps网络也称为快速以太网经常使用的有两种标准100BASE-TX和100BASE-FX100Mbps网络传输速度为1bit/0.01ms100Mbps网络帧格式和10Mbps网络一样速度提升了，数据传输的频率提升后，受到噪音的影响更大编码方式分为两部分：1、4B/5B编码2、根据使用介质时铜缆还是光纤来决定,100BASE-TX,1995年制定，采用CAT5UTP线缆接头制作和10BASE-T一样半双工100Mbps，全双工200Mbps采用4B/5B和MLT-3编码MLT-Multi-leveltransmit-3levels,100BASE-FX,与100BASE-T同时出现直到GigabyteEthernet出现前没有被广泛采用光纤对使用ST或者SC200Mbps传送速率，因为发送和接收使用不同光纤接头的制作：1、TX-发光二极管或激光发生器2、RX-高速光电转换器编码方式使用4B/5B和NRZINRZI-Nonreturntozeroinverted（反转不归零码）,1000Mbps,1000Mbps以太网也称为吉比特以太网,1000Mbps,1000BASE-X，IEEE802.3Z光纤全双工速率为1Gbps1000BASE-TX、1000BASE-SX、1000BASE-LX网路速度为1bit/1ns使用8B/10B、NRZI编码,1000BASE-T,IEEE802.3ab一般在主干上使用使用CAT5e线缆的四对线，每根线速度为125Mbps，使得整体速度达到1Gbps使用4D-PAM5编码由于速度提升导致噪音的影响更大，故采用Layer1ForwardErrorCorrection（FEC）最终使得能在CAT5eUTP线缆上有1G带宽在等待时，线缆上有9个电压等级，忙时17个支持全双工和半双工,1000BASE-SX、LX,IEEE802.3规定指出光纤为最好的吉比特以太网的传输介质在物理层为光纤和屏蔽铜介质规定了两种编码8B/10B和PAM5PAM5-PulseAmplitudeModulation5（脉冲调幅）使用光纤可以抗干扰、不用接地、可以使整个网段变得更长,吉比特以太网的介质,10Gigabit以太网,通过光纤传输在全双工模式下可达10G带宽设计思路来自LAN但是可以传输40Km（单模光纤、SONET、SDHnetwork）使用广域网SONET/SDH技术可以超过OC-192的速度（9.584640Gbps）不需要使用CSMA/CD,10GEthernet的架设,以太网的发展,发展过程：标准-快速-Gigabit-多Gigabit正在普及1Gbps的以太网，以后将会有40G、60G或者160G的以太网出现铜缆介质速度已到达1Gbps无线网接近100Mbps，以后会更快光纤介质已经达到10Gbps，并且以很快的速度提高,以太网交换,EthernetSwitch,第二层的网桥,网桥使用地址表保存与其连接的主机的MAC地址,网桥分段,网桥分段不分割广播域,交换操作,交换机通过网络中的帧来学习网络设备的MAC地址并将其保存在自己的地址表中，实现MAC与接口的对应关系,Cut-Through交换机检测到目标地址后即转发帧,Fragment-Free片断转发(直通转发的修订版)Cat1900的缺省模式交换机检测到帧的前64字节后即转发,StoreandForward完整地收到帧并检查无错后才转发,帧交换方式,存贮转发,第二层的广播,二层的广播使用地址0 xFFFFFFFFFFFF大量的广播占用了系统资源，并且占用大量带宽例1：2000台终端机每秒制造大约14个ARP请求的广播例2：10台启动RIP协议的路由器每秒种产生大约16个广播,广播域,广播域是一个设备集，其中的设备能接收来自该设备集当中的任何设备的广播帧路由器不转发广播帧，一般以路由器为广播域的边界,数据流,数据流是一个一层到三层的封装与解封装动作，是数据从源到目的背后的过程数据在封装的时候包含了第三层的源和目的的IP地址以及第二层的源和目的的MAC地址,TCP/IP协议组和IP寻址,TCP/IPProtocolSuiteandIPAddressing,TCP/IP模型,TCP/IP的应用层,TCP/IP的传输层,TCP/IP在传输层的协议有TCP和UDP两种TCP：面向连接的、高可靠性、可重传、在目的地重组报文UDP：无连接的、不可靠的、无确认机制、无流控、不重组、传输报文、不提供软件级检查面向连接：在进行数据通讯前，先建立一个连接，例：电话系统无连接：称为分组交换方式，分组数据可能经由不同路径从源到目的，例：邮政系统,TCP/IP的互联网层,此层的协议有IP、ICMP、ARP、RARPIP（InternetProtocol）-无连接协议ICMP（InternetControlMessageProtocol）-提供控制和管理,TCP/IP的网络访问层,对应于OSI模型的1、2层，功能相类似ARP和RARP工作在两个层面上,ARP/RARP,ARP(AddressResolutionProtocol)：根据IP地址，确定数据链路层地址(MAC地址)。RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)：根据已知的数据链路层地址(MAC地址)，确定网络地址(IP地址)。,ARP请求的流程图,由左侧路由器进行选路，两条线路都可以使用，那么数据分组将采用多线路到达,互联网层的选路,当两条链路中的一条失效，路由器将相互通告这条失效的线路。左侧的路由器得到更新的信息后，将所有的数据通过可用的那条链路进行发送,互联网层的选路,TCP/IP和OSI的比较,IP地址,IP地址由32Bit组成点分十进制法将原有32Bit，分为每8Bit一组，每组间用“.”连接，并将每组二进制数转换成10进制数来记忆,IP地址,为了实现Internet上不同计算机之间的通信，每台计算机都必须有一个不与其它计算机重复的地址，IP地址就是可以唯一标识主机的地址。IP地址是一个网络编码，它即可以是一个主机（服务器、客户机）的地址，也可以是路由器一个端口的地址。即IP地址确定的是网络中的一个连接。IP地址是数字型的，32位(32bit)，由4个8位的二进制数组成，每8位之间用圆点隔开。由于二进制数不利于记忆，通常转换成十进制数表示，其取值范围为0255。,二进制&十进制计算机会自动进行两者之间的转换,十进制166.111.4.80=二进制10100110.01101111.00000100.01010000,IP地址的两种表示法,IPv4,IP地址分为网络号和主机号，路由器所连接的网段要占用一个IP地址,IP地址的含义,IP地址由两个部分组成：网络标识（netid）和主机标识（hostid）。网络标识用于区分不同的网络，主机标识用于在一个网络中区分主机IP地址被分成了A、B、C、D、E五类，每个类别的网络标识和主机标识各有规则。,有类IP地址,ABCDE,A类16,777,216个/每网络B类65,535个/每网络C类254个/每网络127.X.X.X为本地环回地址，用来测试TCP/IP协议与网卡的绑定,IP地址之A类地址,第一个8位组为网络标识，其余三个8位组为主机标识。第一个8位组的首位为0，其余7位表示网络表示。全0表示本地网络，全1保留诊断用。具有A类地址特征的有效网络地址为1127，全世界只有126个A类网络，每个A类网络最多可以拥有224-2个IP地址，适用于大型网络。,IP地址之B类地址,B类地址中的第一、二个8位组为网络标识，第三、四个8位组用于主机标识。第一个8位组的前二位为10，具有B类地址特征的网络总数为214，每个网络中的IP地址可达到216-2。第一个8位组的取值范围为128191。适用于中等规模的网络。,IP地址之C类地址,C类地址中的前三个8位组是网络标识，第四个8位组位主机标识。第一个8位组的前三位为110，其余5位和第二、三个8位组共21位表示网络，具有C类地址特征的网络总数为221。每个网络中可拥有254个IP地址。第一个8位组的取值范围为192223。C类地址适用于主机量较少的网络中。,IP地址之D、E类地址,D类地址用于组播通信地址，其第一个8位组的最高四位等于1110，取值范围为224239，用于标识组播通信地址，后28位用于区分不同的组播组。E类地址的第一个8位组的最高五位等于11110，其取值范围为240255，此类地址作为未来地址而被保留。目前，具体的网络只能分配到A类、B类、C类地址中的一种。,特殊用途的IP地址,网络地址主机标识位全部为零的地址从不分配给单个主机，而是作为网络本身的标识。例如：主机212.111.44.136所在网络的网络地址为212.111.44.0。直接广播地址主机标识位全部为壹的地址从不分配给单个主机，而是作为同网络的广播地址。例如：主机212.111.44.136所在网络的广播地址为212.111.44.255。有限广播地址(255.255.255.255)在未知本网情况下用于本网广播。,NetworkAddress,广播地址,主机地址全为“1”的，就是广播地址,广播地址,公共地址和私有地址,计算机要通讯必须有IP地址公共地址是指在Internet上通讯的地址私有地址不可以在Internet上通讯，可以用于局域网为了解决公共地址不足的现状，路由器之间的背靠背连接可以使用私有地址,IP地址的特性,提供全网络统一、有效的地址模式屏蔽不同物理网络的地址差异为IP层的“尽力传递”提供基础地址结构对应的网络层次结构,IPv4的组成比例,用IPv4的编码方式总共有IP地址232个（4294967296），而可以在Internet上使用的地址只有大约30亿个左右由于中国互联网发展比较晚所以一般使用的是C类地址,IPv4和IPv6的比较,IPv6所包含的地址远远大于IPv4，几乎可以为每一个网络设备进行标示,网络中IP地址的分配,静态地址staticaddressing必须为每个设备分别配置IP地址，并且不能重复，否则会产生IP地址冲突。有些操作系统在初始化TCP/IP的过程中，会通过发送ARP请求来检测是否有IP冲突，如Windows95和WindowsNT。当存在冲突时，不能完成TCP/IP的初始化。,网络中IP地址的分配,动态地址dynamicaddressing反向地址解析协议RARP：只能获得IP地址；BOOTstrap协议(BOOTP)：用UDP分组，能够获得本机IP地址、默认网关IP地址、服务器地址，以及一个生产厂商指定的域。不能用于完全动态的配置，但可以通过配置文件为每个设备配置地址。动态主机配置协议DHCP：DHCP服务器上定义一个IP地址范围，整个计算机地址信息都可以获得，包括子网掩码等。以上三种都基于Client-Server模式。,动态主机配置协议DHCP,非LAN的MAC,MAC只针对于LAN，当到达非本地局域网时，路由器将对数据帧中的MAC进行修改,ProxyARP,当要与外部网络通讯时，为了减少ARP的请求散播到其他网段上，路由器本地接口的MAC将取代目标网络上设备的MAC,缺省网关,缺省网关是通往外地网络的一个大门，到外部网络的数据只需发送到这个地方就可以传输到外部网络，注：缺省网关指与本网络相连的那个路由器的接口（或者服务器的内网地址）,子网和掩码,子网,将网络进一步划分成独立的组成部分，每个部分称为这个网络（或者更高一级子网）的子网。子网的设计是为了便于网络的管理。对于A类和B类的地址可以把一个大网划