网络通信技术基础知识讲义.ppt

1 山东省建设厅建筑智能化技术培训班智能建筑与智能小区应用技术 哈尔滨工业大学建筑设计研究院建筑智能化技术研究所所长刘晓胜 博士后 副教授 2 第二部分网络通信技术 3 几个基本概念计算机网络功能 组成 分类与结构局域网技术与常用局域网广域网技术虚拟专用网 网络通信技术 4 通信系统 几个基本概念 5 数据编码 数字数据编码和模拟数据编码 几个基本概念 6 数据编码 几个基本概念 7 数据编码 几个基本概念 8 信号传输方式 1 基带传输 2 载波传输 3 宽带网 4 异步传输模式ATM asynchronoustransfermode 几个基本概念 9 通信方式 几个基本概念 10 介质访问控制方式CSMA CD 载波监听多路访问 冲突检测 令牌访问控制方式 几个基本概念 11 数据交换方式线路交换 CircuitSwitching 报文交换 MessageSwitching 分组交换 PacketSwitching 信元交换 几个基本概念 12 通信系统性能传输速度 9600bps 40kbps 1Mbps 10Mbps误码率 电话线 10 2 10 4 计算机 10 9信道容量 最大数据传输速率信噪比 几个基本概念 13 通信中的检错与纠错检错法 奇偶校验循环冗余校验交错法 自动重发请求正向纠错 几个基本概念 14 TCP IP中的几个术语网络连接 面向连接和无连接 协议可靠性 可靠和不可靠 协议数据 字节流服务和数据流服务 虚电路 几个基本概念 15 计算机网络计算机网络功能计算机网络组成计算机网络分类计算机网络拓扑结构计算机网络通信协议 计算机网络功能 组成 分类与结构 16 计算机网络功能资源共享 数据 信息 软件 硬件 信息服务 查询 交流 EDI 新闻 点播 CSCW 教育 娱乐等等 其它功能 可靠性 协同计算 分布处理等 计算机网络功能 组成 分类与结构 17 计算机网络组成 1 网络工作站 PC机 其他设备 2 网络服务器 可从性能或功能划分 3 网络传输设备 NIC和网络传输介质 4 局域网交换设备 各种交换机 集线器 5 网络互连设备 中继器 网桥 路由器 网关和访问服务器 6 网络外部设备 磁盘阵列 绘图仪 打印机等 7 网络软件 网络操作系统和网络应用软件 计算机网络功能 组成 分类与结构 18 计算机网络分类按网络规模和范围分类 1 局域网 LAN LocalAreaNetwork 2 城域网 MAN MetropolitanAreaNetwork 3 广域网 WAN WideAreaNetwork 4 因特网 Internet 按网络传输技术分类 1 广播网络 2 点对点网络 计算机网络功能 组成 分类与结构 19 因特网的总体框架 计算机网络功能 组成 分类与结构 20 表3 1网络分类 计算机网络功能 组成 分类与结构 21 计算机网络拓扑结构 物理拓扑和逻辑拓扑 计算机网络功能 组成 分类与结构 22 拓扑结构实例 计算机网络功能 组成 分类与结构 23 拓扑结构实例 计算机网络功能 组成 分类与结构 24 计算机网络通信协议 Protocol 一般包括三个关键组成部分 1 语法 Syntax 如何讲 2 语义 Semantics 讲什么 3 定时 Timing 讲话次序 计算机网络功能 组成 分类与结构 25 开放式系统互连参考模型OSI 83年 计算机网络功能 组成 分类与结构 26 TCP IP网络协议 DARPA ARPAnet 1973 计算机网络功能 组成 分类与结构 27 局域网技术与常用局域网 局域网组成 分类及国际标准以太网快速以太网FDDI网ATM网千兆位以太网虚拟局域网 VLAN 28 局域网组成 局域网技术与常用局域网 29 局域网分类 1 按网络拓扑分类 2 按传输信号分类 3 按网络使用的介质分类 4 按网络介质访问方式分类 局域网技术与常用局域网 30 相关国际标准 1 IEEE802 1A局域网体系结构 2 IEEE802 1B寻址 网络互连与网络管理 3 IEEE802 2逻辑链路控制 LCC 4 IEEE802 3CSMA CD访问控制方法与物理层规范 5 IEEE802 3i10Base T访问控制方法与物理层规范 6 IEEE802 3u100Base T访问控制方法与物理层规范 7 IEEE802 3ab1000Base T访问控制方法与物理层规范 8 IEEE802 3z1000Base SX和1000Base LX访问控制方法与物理层规范 9 IEEE802 4Token Bus访问控制方法与物理层规范 10 IEEE802 5Token Ring访问控制方法 局域网技术与常用局域网 31 相关国际标准 11 IEEE802 6城域网访问控制与物理层规范 12 IEEE802 7宽带局域网访问控制方法与物理层规范 13 IEEE802 8FDDI访问控制方法与物理层规范 14 IEEE802 9综合数据话音网络 15 IEEE802 10网络安全与保密 16 IEEE802 11无线局域网访问控制方法与物理层规范 17 IEEE802 12100VG AnyLAN访问控制方法与物理层规范 局域网技术与常用局域网 32 以太网 1 发起 Xerox DEC Intel1975 1980 9 2 本质 IEEE802 3标准 CSMA CD 表3 5常用基带802 3局域网 局域网技术与常用局域网 33 以太网模型 局域网技术与常用局域网 34 典型应用 局域网技术与常用局域网 35 以太网交换机又称以太网交换器 也称交换式集线器 简称交换器 局域网技术与常用局域网 36 快速以太网 FastEthernet 1993 1 100Base T IEEE802 3u标准 3Com Intel Sun Bay 2 100VG AnyLAN IEEE802 12标准 IBM HP AT T表3 6100Base T与10Base T性能对比 局域网技术与常用局域网 37 快速以太网内容与协议体系结构 局域网技术与常用局域网 38 快速以太网典型应用 局域网技术与常用局域网 39 FDDI FiberDistributedDataInterface 体系结构 1982 ANSI X3T9 5委员会 局域网技术与常用局域网 40 FDDI网的组成 光纤旁路开关 OBS OpticalBypassSwitch 单连接 双连接集中器 SAC DAC SingleAttachmentConcentrator DualAttachmentConcentrator 单连接 双连接站点 SAS DAS SingleAttachmentStation DualAttachmentStation 局域网技术与常用局域网 41 FDDI的一种典型应用结构 局域网技术与常用局域网 42 ATM网 AsynchronousTransferMode 特点 一种网络交换技术 B ISDN基础 以信元为单位 固定信元长度 异步时间分割模式 按需分配带宽 局域网技术与常用局域网 43 ATM原理 1 信元结构及信元头格式 局域网技术与常用局域网 44 ATM原理 2 异步时分多路复用 ATDM 局域网技术与常用局域网 45 ATM原理 3 信元标识 局域网技术与常用局域网 46 ATM原理 4 ATM交换与控制 局域网技术与常用局域网 47 ATM交换机原理 局域网技术与常用局域网 48 ATM交换机结构分类 局域网技术与常用局域网 49 ATM网络的典型实例 局域网技术与常用局域网 50 千兆位以太网 1 IEEE802 3委员会1996 3成立IEEE802 3Z 光纤 2 IEEE802 3委员会于1997 3成立IEEE802 3ab 5UTP 3 1998 6颁布IEEE802 3Z 3 采用CSMA CD协议 与10Mbit s和100Mbit s兼容 局域网技术与常用局域网 51 千兆位以太网体系结构 局域网技术与常用局域网 52 千兆位以太网分类全双工 不存在冲突 竞争 拥塞 过载等问题 采用IEEE802 3x全双工 流向控制协议 半双工 采用CSMA CD协议 介质共享 千兆位以太网采用新技术载体扩展 CarrierExtension 技术 数据包突发 PacketBursting 技术 局域网技术与常用局域网 53 表3 7千兆以太网物理层标准 局域网技术与常用局域网 54 千兆位以太网的典型应用 局域网技术与常用局域网 55 虚拟局域网VLAN VirtualLocalAreaNetwork 普通局域网中存在的问题效率 第二层信道冲突 与广播风暴问题 第三层 安全性问题灵活性问题 局域网技术与常用局域网 56 虚拟局域网VLAN技术基础 交换技术基于LAN交换机的帧交换方式 基于异步传输模式 ATM 交换机的信元交换 局域网技术与常用局域网 57 虚拟局域网VLAN工作方式分类 1 基于交换机端口的VLAN优点 简单 易实现 便于监控 缺点 自动化程度低 灵活性差 2 基于MAC地址的VLAN优点 站点移动灵活 不需要重新配置 缺点 大型网络的用户划分工作繁琐 3 基于网络层的VLAN优点 按协议和网络地址划分 简化了网络管理人员工作 局域网技术与常用局域网 58 虚拟局域网VLAN安端口划分的例子 局域网技术与常用局域网 59 广域网技术 广域网简介WAN WideAreaNetworks 特点 1 覆盖面广 2 传输速度低 3 介质种类多 4 ISO OSI的低三层协议 常用的几种广域网 分组交换网综合业务数字网数字数据网帧中继网 60 分组交换网 1 概念分组 是交换处理和传送的对象 是一种信息处理和传输长度单位的称呼 分组交换 就是采用存储 转发交换技术 先将发信终端发送的数据分成固定长度的分组 然后在网络中经各分组交换机逐级存储和转发 动态分配线路的带宽 最终使分组到达收信终端 分组交换网 采用虚电路和数据报两种服务方式实现网络的信息通信 公共分组交换数据网 PSDN PacketSwitchedDataNetwork 简称分组交换网 习惯上称之为X 25网 广域网技术 61 分组交换网 2 特点 分组交换网以分组为单位进行信息传输 分组交换网提供统一的用户设备接口 实现不同速率 码型和控制规程的用户设备间的通信 分组交换网动态使用带宽 分组交换网延时不固定 分组交换网采用交换虚电路和永久虚电路方式 无专用线路 分局交换网具有比较高的可靠性 分组交换网支持多种网络协议 可以与其它公共网络实现互连 广域网技术 62 分组交换网 3 组成一般由分组交换机 通信传输线路和用户接入设备组成分中继传输线路 简称中继线 和用户传输线路 简称用户线 中继线通常采用的n 64Kbps数字通道用户线分模拟和数字两种通道 广域网技术 63 分组交换网 X 25协议 广域网技术 64 分组交换网分组格式 广域网技术 65 分组交换网 组装过程 广域网技术 66 分组交换网应用 广域网技术 67 分组交换网应用 广域网技术 68 综合业务数字网ISDN IntegratedServicesDigitalNetwork 特点 1 综合性 2 经济性 3 简便性 4 一线多用线路接口 1 基本速率接口 BRI 线路 2B D 144Kb s 2 基群速率接口 PRI 线路 2 048Mb sB信道 负载信道 64Kb s D信道 信令信道 16kb s 广域网技术 69 综合业务数字网ISDN终端设备 广域网技术 70 使用ISDN路由器实现网络互连 广域网技术 71 使用ISDN适配器实现计算机通信与拨号上网 广域网技术 72 数字数据网DDN DigitalDataNetwork 表3 8DDN用户入网速率 广域网技术 73 通过Modem接入DDN的方式 广域网技术 74 LAN通过DDN互连及与Internet互连 广域网技术 75 虚拟专用网VPN VirtualPrivateNetwork1研究VPN的原因2VPN标准3VPN组件4PPTP协议5IPSec协议5L2TP协议6三种典型解决方案 虚拟专用网技术 76 研究VPN的原因网络安全要求 快速建网要求 经济性要求网络隔离方法 物理层隔离 数据链路层隔离 网络层隔离 虚拟专用网技术 77 VPN的功能 1 数据加密 2 信息认证 3 身份认证 4 访问控制 虚拟专用网技术 78 VPN分类 1 分支机构连接网络 IntranetVPN 2 远程访问网络 RemoteAccessVPN 3 连接业务合作伙伴或供应商网络 ExtranetVPN 虚拟专用网技术 79 VPN原理 虚拟专用网技术 80 VPN标准IPSec 未来事实标准L2TPrunningunderIPSec 发展中标准PPTP PointToPointTunnelProtocol Microsoft 3ComRelatedRFCs RFC2401 2412 2661 虚拟专用网技术 81 VPN组件1VPN服务器2VPN客户机3隧道 通道 Tunnel4VPN连接5隧道协议6隧道数据7传输互联网 虚拟专用网技术 82 点对点隧道协议 PPTP Microsoft率先推出的协议 PPP协议的一种扩展 第二层上运行 将拨号用户和宽带用户连接到公共Internet或专用企业网上 PPTP提供了PPTP客户机与PPTP服务器之间的加密通信 PPTP客户机 PPTP服务器 多协议数据的安全VPN通信方式 虚拟专用网技术 83 PPTP连接过程拨号用户首先按常规方式拨号到ISP的接入服务器NAS 建立PPP连接 在此基础上 客户进行二次拨号 建立到PPTP服务器的连接 该连接称之为PPTP通道 二次拨号的实质是基于IP协议上的另一个PPP连接 IP包可以封装TCP IP IPX NetBEUI 对于直接连接到Internet上的客户 则不需要第一次PPP的拨号连接 可以直接与PPTP服务器建立虚拟通道 PPTP只支持IP作为传输协议 虚拟专用网技术 84 PPTP采用基于RSA公司的RC4的数据加密算法 Microsoft的点到点加密方案MPPE采用上述标准 支持40位或128位加密算法 PPTP不验证单个数据包 只对会话进行验证 对于许多企业来说 PPTP已经足够了 PPTP在部署上较为容易 虚拟专用网技术 85 网际协议安全 IPSecurity IPSec IPSec把多种安全技术集合到一起 是一套协议 1995年以来 IETFIPSec工作组发布几十个草案和12个RFC文件 涉及的关键技术包括 DiffieHellman密钥交换技术 DES RC4数据加密技术 哈希散列算法DM5和SHA等 虚拟专用网技术 86 IPSec功能与特点访问控制 无连接的完整性保护数据源认证防止回放攻击加密和流量控制IPSec的DOI支持IP压缩只支持TCP IP协议 点对点协议 虚拟专用网技术 87 IPSec安全体系结构的三个主要协议IP认证报头 AuthenticationHeader AH 为IP包提供信息源验证和完整性保证 IP负载安全封装 EncapsulationSecurityPayload ESP 提供数据的完整性和可靠性 因特网密钥交换 InternetKeyExchange IKE 提供双方交流时的共享安全信息 安全通道的建立 IPSec通过上述3个基本协议 在IP报头后增加新的字段来实现安全加密 虚拟专用网技术 88 AH的公共密钥可以保