数据通信基础.ppt

RA000010数据通信基础 ISSUE2 2 Page2 引入 在第三代移动通信系统中 数据通信技术广泛应用于移动通信网络的管理 多媒体业务提供等各个领域 Page3 学习完本课程 您应该能够 描述TCP IP协议与OSI参考模型 进行IP子网的划分 描述出交换机 路由器等网络设备的用途 描述移动IP技术的基本概念 如家乡代理 隧道技术等 目标 Page4 第1章数据通信网络概述第2章TCP IP协议第3章常用网络设备第4章移动IP技术 内容介绍 Page5 数据通信网络 Internet SOHO Server IPHotel Intranet 移动 Page6 局域网 LAN 和广域网 WAN Host WAN 局域网LocalAreaNetwork 广域网WideAreaNetwork 数据通信网络按覆盖范围的大小可以分为局域网和广域网 Page7 LAN定义和常用互连设备 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或其他设备的集合 特点 距离短 延迟小 数据速率高 传输可靠 LAN的设计目标 运行在有限的地理区域 允许同时访问高带宽的介质 通过局部管理控制网络的私有权利 提供全时的局部服务 联接物理相临的设备 HUB 交换机 路由器 ATM交换机 Page8 WAN定义及常用互联设备 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 提供全时的或部分时间的联接性 联接物理上分离的 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 Page9 常见网络拓朴结构 拓扑结构 总线 星型 树型环型 网型 Page10 通信协议 计算机与计算机之间要相互通信 就必须 听 的懂对方的 语言 这种语言就是网络协议 计算机必须运行相同的协议 才能相互通信 由于网络的种类繁多 网络协议自然也各式各样 但是 大多数网络协议的设计都有一个共同的特点 协议分层 各层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 我刚好也懂TCP IP 请问可以用TCP IP和你通信吗 TCP IP协议栈 Page11 OSI七层功能 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 1 2 3 4 5 6 7 提供应用程序间通信 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 提供介质访问 链路管理等 比特流传输 Page12 对等通信 每一层利用下一层提供的服务与对等层通信 每一层使用自己的协议 HostA HostB APDU PPDU SPDU Segment Packet Frame Bit 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 Page13 数据封装和解封装 数据封装和解封装过程 Data Data H H 主机 服务器 交换机 路由器 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 Page14 物理层 物理层 定义电压 接口 线缆标准 传输距离等 物理层线缆 同轴电缆 coaxialcable 细缆和粗缆双绞线 twistedpair UTP STP光纤 OpticalFiber 无线电波 wirelessradio 无线局域网WLAN Page15 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 集线器等 广域网与物理层DTE设备 路由器 终端主机等 DCE设备 广域网交换机 Modem CSU DSU等 常见接口 RS 232 V 24 V 35等 Page16 LAN与数据链路层 LAN标准 当今最为流行的协议为IEEE802标准IEEE802 1基本局域网问题IEEE802 2定义LLC子层IEEE802 3以太网标准IEEE802 4令牌总线网IEEE802 5令牌环网LAN数据链路层设备 以太网交换机 Page17 WAN与数据链路层 WAN数据链路层标准 HDLCPPPISDNX 25FrameRelayWAN数据链路层设备 Modem ISDN终端适配器CSU DSU 广域网交换机 Page18 网络层 网络层 指定网络实体的网络层地址 并完成网络层转发寻址功能 网络层设备 Router等 WAN的网络层协议 IP协议等LAN的网络层协议 Ethernet协议等 Page19 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 A B C D E RouterA RouterB RouterC Page20 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送到另一端主机 保证数据按序 可靠 正确传输 传输层协议 主要有TCP IP协议栈的TCP协议和UDP协议 IPX SPX协议栈的SPX协议等 Page21 端到端通信 传输虚电路 Host WWW HUAWEI COM FTP HUAWEI COM 应用数据 HTTP FTP 传输数据包 21 1028 80 1027 Data Data Page22 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 适合延迟不敏感的应用无需建立连接资源动态分配 Page23 流量控制 流量控制的三种方式 缓存技术 突发缓存 空闲发送 源抑制报文 利用ICMP协议向源端发送sourcequench报文 窗口机制 报文中包含窗口字段 用于控制源端一次发送数据的多少 Page24 确认技术 传输虚电路 Host 源 目的 Send1 2 3 Acknowledge4 Send4 5 6 Acknowledge4 Send4 5 6 Page25 高层协议 会话层协议 SQL NFS RPC等 表示层协议 ASCII MPEG JPEG等 应用层协议 SMTP POP3 FTP等 Page26 小结 网络的定义和演进过程局域网和广域网的定义设常见设备常见网络拓朴结构OSI的7层网络参考模型7层中每一层的功能 Page27 第1章数据通信网络概述第2章TCP IP协议第3章常用网络设备第4章移动IP技术 内容介绍 Page28 TCP IP协议和OSI参考模型 TCP IP协议栈具有简单的分层设计 与OSI参考模型有清晰的对应关系 OSI参考模型 TCP IP Page29 TCP IP协议栈 应用层 传输层 网络层 数据链路层 提供应用程序网络接口 建立端到端连接 寻址和路由选择 物理介质访问 二进制数据流传输 物理层 Page30 TCP IP协议数据封装 Page31 网络层协议概述 应用层 传输层 网络层 IP ARP RARP ICMP 物理层 数据链路层 Page32 什么是IP地址 一个32位整数 网络中标识一个主机 通常写成4个整数的方式 如202 116 84 92 网络号NetworkID 主机号HostID 门牌号码 邮政地址 IP地址 街道名称 Page33 公网IP地址的分类 直接连接在Internet上的主机 根据网络的大小不同可以分为A B C D E等几类IP地址 常用的有A B C三类 8bit 8bit NetID HostID A类 B类 C类 8bit 8bit 8bit 8bit 8bit 8bit 8bit 8bit 8bit 8bit Page34 特殊IP地址 Page35 IP报文格式 IP地址就是用于网络层寻址的地址标识 Page36 MAC 物理地址 MAC地址有48位 华为产品前3个字节是0 x00E0FC 00e0 fc01 2345 厂商编号 序列号 24bits 24bits 00e0 fc01 2345 Rom Ram Page37 ARP 地址解析协议 不知道10 0 0 2的MAC地址 在网络上广播ARPRequest信息 等10 0 0 2的回应 IP 10 0 0 1 24MAC 00 E0 FC 00 00 11 IP 10 0 0 2 24MAC 00 E0 FC 00 00 12 IP 10 0 0 3 24MAC 00 E0 FC 00 00 13 知道你的MAC地址 以后联系起来就方便了 Page38 RARP 反向地址解析协议 我的IP地址是什么 无盘工作站 RARPServer 你的IP地址是10 0 0 1 Page39 ICMP Internet控制报文协议 B可达吗 HostA HostB 我在 Page40 问题 为什么IP地址要划分为网络地址和主机地址呢 方便寻址 提高寻址效率 使得网络更加容易管理 可以对具有相同网络地址的主机进行统一管理 提高网络的安全性 A公司得到了20个C类网络地址 192 16 0 1 192 16 0 32 B公司也有20个C类网络地址 192 16 0 65 192 16 0 84 他们具有相同的网络地址 前三位相同 B公司的主机因为工作需要 经常给网络内本公司的主机发广播消息 可是这样会对A公司的主机造成骚扰 怎么解决呢 要是两家公司的网络地址不同 那就好了 可是怎么才能让大家的网络地址不同呢 这要靠子网掩码 Page41 什么是子网掩码 IP地址在没有相关的子网掩码的情况下是不能存在的 子网掩码定义了构成IP地址的32位中有多少位定义网络或者网络及其子网 因此任何一个网络都要定义子网掩码 例如A类网络的默认子网掩码为 255 0 0 0 172 100 30 12 IP地址 子网掩码 IP地址 子网掩码 与运算 10101100 01100100 00000000 00000000 转十进制 255 255 0 0 10101100 01100100 00011110 00001100 11111111 11111111 00000000 00000000 转二进制 172 100 0 0 网络地址 Page42 为什么要划分子网 一个网络上通信量与主机的数目成正比 如果主机数目太大 超出网络介质的容量使网络的性能下降 网络划分为若干部分 降低不必要的通信量 网段 192 16 0 0掩码 255 255 192 0 网段 192 16 0 1掩码 255 255 192 0 A公司的问题解决了 Page43 如何划分子网 减少IP地址中 主机地址所占用的2进制位数 同时将减少的2进制位和原来的网络地址所占用的2进制位合并为新的网络地址 被挪用的2进制位数 N 越多 划分的子网数目就越多 但是每个子网的主机数目就越少 同时 划分出的子网数量为2N 80 9 130 1 IP地址 子网掩码 IP地址 子网掩码 与运算 01010000 00001000 00000000 00000000 转十进制 255 254 0 0 01010000 00001001 10000010 00000001 11111111 11111110 00000000 00000000 转二进制 80 8 0 0 网络地址 Page44 默认子网掩码加位的作用 通过这种方法 可以把某些连在一起网段掩到同一个子网内 IP地址 子网掩码 网络地址 80 9 130 1 255 254 0 0 80 8 154 1 255 254 0 0 80 8 0 0 80 8 0 0 Page45 划分子网的例子 某公司向NIC申请一B类网 191 38 0 0 IP地址空间 该公司可依照自己的组织结构为公司的各个分公司 部门划分IP地址空间 形成有层次的子网结构 大大方便了管理工作 公司有35个部门 分公司 每个部门主机数由100 800之间 那么如何划分子网呢 Page46 主机号和子网号的选择 首先确定主机号所占用的2进制位数 在这个例子下 每个子网的主机数量在1000之内 因此预留10位2进制位用于主机号 因此 可容纳的主机数量为 210 2 1022 1000 原来主机号中剩余下的2进制位可作为子网号 在这个例子下是6位 那么可用子网的最大数目 26 64个 子网掩码为 255 255 252 0 Page47 划分后的结果 最终各个部门使用的IP地址如下表格 子网掩码都是 255 255 252 0 Page48 传输层协议概述 Page49 TCP UDP报文格式 Page50 端口号 传输层协议用端口号来标识和区分各种上层应用程序 80 20 21 23 25 53 69 161 Page51 TCP连接 Page52 滑动窗口 需要修改窗口大小 发送数据太快了 ack6145 win2048 Page53 应用层介绍 文件传输常用协议有FTP TFTP邮件服务常用协议有SMTP POP3网络管理常用协议有SNMP Telnet Ping Tracert网络服务常用协议有HTTP DNS WINS Page54 小结 ITCP IP协议栈分为5层IP数据包包头的格式ARPRARPICMP的作用划分子网的目的和方法TCP和UDP协议的却别常用的应用层服务有FTP Telnet等 Page55 第1章数据通信网络概述第2章TCP IP协议第3章常用网络设备第4章移动IP技术 内容介绍 Page56 物理层互联设备 Hub HUB 集线器 只完成信号的再生 不对数据包进行任何处理 只作简单的电信号复制和转发 从一个端口收到了信号 就将信号原封不动地复制到除开收到该信号端口外的其他所有的端口上 有点象一台复印机 每个时刻只能在两个端口间通讯 Hub Host Page57 数据链路层互联设备 Lanswitch Lanswitch在处理数据包的时候 需要检查该数据包的数据链路层内容 而不仅仅是简单的数据再生和转发 它会根据数据链路层中MAC子层的地址进行判断 决定将该数据包往哪里转发 HostB 主机B的MAC地址对应着我的3 端口 就只向这个端口转发好了 HostA Page58 Router 路由器 的作用 Router的核心作用是实现网络互连实现分组数据转发路由 寻径 路由表建立 刷新 查找子网间的速率适配隔离网络 防止网络风暴 指定访问规则 防火墙 异种网络互连 Page59 什么是路由 路由是指导IP报文发送的路径信息路由存在于三层网络设备和主机中 网络N 到网络N的主机 走R1这条路 Page60 配置路由的三要素 目标网段目标网段的掩码下一跳地址权值例如在WindowsNT操作系统下配置静态路由 Routeadd10 12 0 0mask255 255 0 010 12 3 64metric1 目标网段 掩码 下一跳地址 权值 Page61 Router工作流程 IP ETH ETH 以太口 以太口 IP ETH ETH 以太口 以太口 协议封装 路由选择协议转换 Router Router LAN 传送 拆包 LAN1 LAN2 接收 发送 工作过程 Page62 IP包头在路由器转发过程中的变化 10 12 3 64 00 E0 FC 00 00 11 192 12 3 64 00 E0 FC 00 00 32 192 12 3 52 00 E0 FC 00 00 64 10 12 3 27 00 E0 FC 00 00 23 00 E0 FC 00 00 23192 12 3 64 00 E0 FC 00 00 64192 12 3 64 00 E0 FC 00 00 32192 12 3 64 RouterA RouterB HostA HostB IPPacket Page63 小结 Hub Lanswitch Router的用途Router在转发IP包的过程中 IP包中的地址变化 Page64 第1章数据通信网络概述第2章TCP IP协议第3章常用网络设备第4章移动IP技术 内容介绍 Page65 为什么需要移动IP技术 移动IP技术可以满足在移动过程中不间断地访问Internet 并做被叫的需求 C Internet A B 133 1 0 X 133 1 0 11 133 2 0 X Sendto133 1 0 11 移动 移动后 接入点改变了 相应的网络前缀就变化了 丢失 Page66 移动IP的机制 采用注册登记 三边路由 隧道技术 实现移动节点 MN 实时不间断接入Internet C Internet A B 1 Sendto202 1 1 1 Host COA 133 1 0 1 FA 202 1 1 x 2 隧道 转发给133 1 0 1 3 解隧道 转发给MN202 1 1 1 HA 存储MN的移动绑定记录HomeAddressCOA202 1 1 1133 1 0 1 通过隧道转发数据给FA MN 归属地址 202 1 1 1 MN 移动节点HA 家乡代理 类似移动网中的HLRCOA 转交地址 类似移动网中的漫游号码FA 外部代理 类似移动网中的VLR Page67 隧道技术 当一个数据包被封装在另一个数据包的净荷中进行传送时 所经过的路径称为隧道 隧道技术按照不同的层次分为二层隧道和三层隧道 以下为三层隧道的IPinIP示意 Host1 Router1 Router2 host2 Page68 移动IP中的实体 MN 移动节点 MN MobileNode 不断移动 没有固定的IP接入点 但是却希望获得不间断的IP数据服务 在某个HA中开户 HA为其分配归属IP地址 HomeAddress 随时从网络接入点获取当地网络标识 判断是否漫游 离开归属网络 并周期性向HA登记 报告当前漫游地代理的转交地址 Page69 移动IP中的实体 FA与HA 归属代理 HA HomeAgent 处理MN的注册消息 登记MN的归属IP地址与转交地址之间的移动绑定关系 代理MN广播其归属IP地址的可达性 构造隧道 将发给MN的数据包转发给FA 由FA转发给MN 外地代理 FA Foreign