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网络基础知识初级培训 第一章 网络技术基础 第一部分网络术语1 局域网 LAN localareanetwork 2 广域网 WAN wideareanetwork 3 城域网 MAN Metroareanetwork 4 企业内部互联网 Intranet 5 企业外部互联网 Extranet 6 互联网 亦名 因特网 指整个世界范围内的互联网络 Internet 7 虚拟专用网 VPN virtualprivatenetwork 8 数据中心 DataCenter 9 存储区域网 SAN saveingareanetwork 第二部分OSI与TCP IP原理 教学目标 完成本部分内容后 学员能够 描述OSI与TCP IP层次模型描述TCP IP模型各层的功能和相关协议理解封装与解封装的过程 7 6 5 4 3 2 1 介质 特性 电气的 机械的 RTS CTS 程序的 传输 窄带或宽带 数字 集线器 交换机 介质访问和逻辑拓扑 路由器 OSI七层网络模型 6 OSIModelOverview DataFlowLayers TransportLayer DataLink NetworkLayer Physical 7 Keepingdifferentapplications dataseparate UserInterface HowdataispresentedSpecialprocessingsuchasencryption TransportLayer DataLink NetworkLayer Physical EXAMPLES Session Presentation Application RoleofApplicationLayers 8 TCPUDPSPX 802 3 802 2HDLC EIA TIA 232V 35 IPIPX Presentation Application Session EXAMPLES RoleofDataFlowLayers ReliableorunreliabledeliveryErrorcorrectionbeforeretransmit CombinesbitsintobytesandbytesintoframesAccesstomediausingMACaddressErrordetectionnotcorrection MovebitsbetweendevicesSpecifiesvoltage wirespeedandpin outcables Transport DataLink Physical Network Providelogicaladdressingwhichroutersuseforpathdetermination EncapsulatingData Transport DataLink Physical Network UpperLayerData UpperLayerData TCPHeader Data IPHeader Data LLCHeader 0101110101001000010 Data MACHeader Presentation Application Session Segment Packet Bits Frame PDU UpperLayerData De encapsulatingData LLCHdr IP TCP UpperLayerData MACHeader IP TCP UpperLayerData LLCHeader TCP UpperLayerData IPHeader UpperLayerData TCPHeader 0101110101001000010 Transport DataLink Physical Network Presentation Application Session 第二章不同网络介质的接口及其带宽 第一部分铜缆 10base t 双绞线电缆 一般都使用rj 45连接器 最大有效传输距离是距集线器100m 即使是高质量的5类双绞线也只能达到150m 其匹配电阻为120欧 10base5 粗同轴电缆 采用插入式分接头 采用基带信号 最大支持段长为500m 最多段数为100 其匹配电阻为75欧 10base2 细同轴电缆 接头采用工业标准的bnc连接器组成t型插座 使用范围只有200米 每一段内仅能使用30台计算机 段数最高为30 其匹配电阻为50欧 100base tx 使用5类以上双绞线 网段长度最长可为100m 1000base t 使用5类以上双绞线 网段长度最长可为100m 第二部份光缆 100base fx 使用一对多模或者单模光纤 使用多模光纤的时候 计算机到集线器之间的距离最大可到2km 使用单模光纤时最大可达10km 1000base lx可以接单 多模光纤 1000base sx只能接多模光纤 1000base lx用单模光纤传5公里1000base lx用多模光纤 50um 传550m1000base lx用多模光纤 62 5um 传550m1000base sx用多模光纤 50um 传275m1000base sx用多模光纤 62 5um 传550m100base fx单模模块用单模光纤传10 20公里100base fx多模模块用多模光纤传2公里 常用光纤接口图例 左侧为lc接口 右侧为sc接口 注 很多网络设备支持combo口 即面板上同时存在光口和电口的插槽 但是同一时刻只有一个口能生效 第三章以太网工作原理 第一部分CSMA CD 名词解释 CSMA CD CarrierSenseMultiAccess CollisionDetection 即载波监听多路访问 冲突检测方法是一种争用型的介质访问控制协议 CSMA CD是一种分布式介质访问控制协议 网中的各个站 节点 都能独立地决定数据帧的发送与接收 每个站在发送数据帧之前 首先要进行载波监听 只有介质空闲时 才允许发送帧 这时 如果两个以上的站同时监听到介质空闲并发送帧 则会产生冲突现象 这使发送的帧都成为无效帧 发送随即宣告失败 每个站必须有能力随时检测冲突是否发生 一旦发生冲突 则应停止发送 以免介质带宽因传送无效帧而被白白浪费 然后随机延时一段时间后 再重新争用介质 重新发送帧 Hubs OneCollisionDomain MoreendstationsmeansmorecollisionsCSMA CDisused 第二部分双工模式 一 单工二 双工a 半双工b 全双工 第三部分端口协商 在基于双绞线的以太网上 可以存在许多种不同的运做模式 在速度上有10M 100M 1000M不等 在双工模式上有全双工和半双工等 如果对每个接入网络的设备进行配置 则必然是一项很繁重的工作 而且不容易维护 于是 人们提出了自动协商技术来解决这种矛盾 需要注意的是 自动协商只运行在基于双绞线的以太网上 是一种物理层的概念 自动协商建立在一种低层的以太网机制上 在双绞线链路上 如果没有数据传输 链路并不是一直在空闲 而是不断的互相发送一种频率相对较低的脉冲信号 称为普通链路脉冲 NLP 如上图所示 任何具有双绞线接口的以太网卡都应该能识别这种信号 需要注意的是 如果在这些NLP之间在插入一些 一般是16个 更小的脉冲 这些脉冲称为快速链路脉冲 FLP 两端设备应该也能识别 于是 我们可以使用这些快速链路脉冲来进行少量的数据传输 来达到自动协商的目的 在设备的网卡中有一个配置寄存器 该寄存器内部保留了该网卡能够支持的工作模式 比如该网卡可以支持100M和10M模式下运行 则把相应的寄存器内容置位 在网卡加电后 如果允许自动协商 则网卡就把自己的配置寄存器内容读出来 编码后通过FLP发送出去 如下图所示 发送的同时 可以接收对端发送挂过来的自动协商数据 接收到对方发送的自动协商数据后 跟自己的配置寄存器比较 选择自己支持的且一般情况下最优的组合投入运行 比如自己支持全双工模式和100M的速率 对端也支持该配置 则选择的运行模式就是100M全双工 如果对端只支持全双工模式和10M的能力 则运行模式就定为全双工10M模式 如果两端支持的能力集合不相交 则协商不通过 两端设备不能通信 一旦协商通过 网卡就把该链路置为激活状态 可以传输数据了 如果不能协商通过 则该链路不能使用 不能再进行数据传输 如果两端的设备有一端不支持自动协商 则支持自动协商的一端选择选择一种默认的方式工作 一般情况下是10M半双工模式 注意 如果链路两端的设备有一端不支持自动协商 则支持自动协商的设备选择一种默认的工作方式 比如10M半双工模式运行 这时可能影响了效率 因为不支持自动协商的设备可能支持100M全双工 这时 我们可以禁止自动协商 并手工指定两端设备的运行模式 以增强效率 第四部分网线的线序 百兆直通线 橙白橙绿白兰兰白绿棕白棕橙白橙绿白兰兰白绿棕白棕百兆交叉线 橙白橙绿白兰兰白绿棕白棕绿白绿橙白兰兰白橙棕白棕千兆直通线 橙白橙绿白兰兰白绿棕白棕橙白橙绿白兰兰白绿棕白棕千兆交叉线 橙白橙绿白兰兰白绿棕白棕绿白绿橙白棕白棕橙兰兰白 第五部分常用网络设备相连所用RJ 45网线的类型 网络设备接口分类 a PC网卡 路由器接口b HUB Switch各类接口直接相连时所用网线类型 a a b b交叉线a b直通线mdi mdi x自适应及其必要性 DigitalChinaSwitchConsole线分类 Console线Mini Console线PC用COM口服务器 Moxa Nport De 303De 309 第四章以太网交换 第一部分冲突域和广播域第二部分以太网交换 第一部分冲突域和广播域 HubSwitchRouter Hubs OneCollisionDomain MoreendstationsmeansmorecollisionsCSMA CDisused Switches PerportPerCollisionDomain EachsegmenthasitsowncollisiondomainBroadcastsareforwardedtoallsegments Memory Switch 第二部分以太网交换 传统LAN中冲突消耗带宽 IknewIshould vestayedhome IcouldhavewalkedtoFinancebynow 为什么要对LAN分段 BridgeorRouter 每个用户得到更大的带宽降低冲突发生的概率 LAN分段 使用下列设备BridgesRoutersSwitches 使用Bridges分段 每个分段有更少的用户Bridges存储并转发所有的frames与协议无关 即插即用Bridges被switches代替 使用Routers分段 更好的管理性 更多的功能 多条路径隔断了广播域更复杂 使用Switches分段 Enablesmultiplehigh speeddataexchangesLowlatencyandhighframe forwardingratesIncreasesavailablebandwidthofanetworkWorkswithexisting802 3compliantnetworkinterfacecardsandcabling PrimarilysoftwarebasedOnespanning treeinstanceperbridgeUsuallyupto16portsperbridge Bridging Primarilyhardwarebased ASIC Manyspanning treeinstancesperswitchMoreportsonaswitch LANSwitching Bridging与LANSwitching 采用交换的好处 NumberofcollisionsreducedSimultaneous multiplecommunicationsHigh speeduplinksImprovednetworkresponseIncreaseduserproductivity AddresslearningForward filterdecisionLoopavoidance 交换的三个功能 HowSwitchesLearnHostLocations InitialMACaddresstableisempty MACaddresstable 0260 8c01 1111 0260 8c01 2222 0260 8c01 3333 0260 8c01 4444 E0 E1 E2 E3 A B C D Switches如何学习 StationDsendsaframetostationCSwitchcachesstationDMACaddresstoportE3bylearningthesourceAddressofdataframesTheframefromstationDtostationCisfloodedouttoallportsexceptportE3 unknownunicastsareflooded MACaddresstable 0260 8c01 1111 0260 8c01 2222 0260 8c01 3333 0260 8c01 4444 E3 0260 8c01 4444 E0 E1 E2 E3 D C A B Switches如何过滤帧 StationAsendsaframetostationCDestinationisknown frameisnotflooded E0 0260 8c01 1111 E2 0260 8c01 2222 E1 0260 8c01 3333 E3 0260 8c01 4444 0260 8c01 1111 0260 8c01 2222 0260 8c01 3333 0260 8c01 4444 E0 E1 E2 E3 X X D C A B MACaddresstable 广播和组播帧 StationDsendsabroadcastormulticastframeBroadcastandmulticastframesarefloodedtoallportsotherthantheoriginatingport 0260 8c01 1111 0260 8c01 2222 0260 8c01 3333 0260 8c01 4444 E0 E1 E2 E3 D C A B E0 0260 8c01 1111 E2 0260 8c01 2222 E1 0260 8c01 3333 E3 0260 8c01 4444 MACaddresstable 第五章IPAddressing IP编址 NetworkLayerFunctions cont 11111111 11111111 00000000 00000000 10101100 00010000 01111010 11001100 BinaryMask BinaryAddress 172 16 122 204255 255 0 0 172 16 122 204 255 Address Mask 255 0 0 Network Host ClassA ClassB ClassC ClassD formulticastClassE forresearch N NetworknumberH Hostnumber IP编址 IP地址位模式 1 1 1 1 1 1 7 16 24 14 21 8 IP地址分类规则 HighOrderBits OctetinDecimal AddressClass 01011011101111 1 127128 191192 223224 239240 255 ABCDE 练习 IPAddress分类 Address Class Network Host 10 2 1 1 128 63 2 100 201 222 5 64 192 6 141 2 130 113 64 16 256 241 201 10 主机地址 172 16 2 1 172 16 3 10 172 16 12 12 IP 172 16 2 1 10 1 1 1 10 250 8 11 10 180 30 118 IP 10 6 24 2 E0 E1 172 16 12 12 Network Host Network Interface 172 16 0 010 0 0 0 E0E1 RoutingTable Network172 16 0 0 172 16 0 0 没有子网的编址 Network172 16 0 0 使用子网的编址 172 16 1 0 172 16 2 0 172 16 3 0 172 16 4 0 子网编址 172 16 2 200 172 16 2 2 172 16 2 160 IP 172 16 2 1 172 16 3 5 172 16 3 100 172 16 3 150 IP 172 16 3 1 E0 E1 172 16 2 160 Network Host Network Interface 172 16 2 0172 16 3 0 E0E1 NewRoutingTable Subnet 子网掩码 十进制数与位模式的对应 Network Host 172 16 2 160 255 255 0 0 172 16 0 0 10101100 11111111 10101100 00010000 11111111 00010000 00000000 00000000 10100000 00000000 00000000 00000010 不使用子网的子网掩码 Network Host 172 16 2 160 255 255 255 0 172 16 2 0 Subnet 11111111 11111111 00000000 11111111 网络位扩展了8位 10101100 10101100 00010000 00010000 00000010 10100000 00000000 00000010 使用子网的子网掩码 AddressingSummaryExample 10101100 1