网络基础知识-初级培训

1、网络基础知识 初级培训1第一章、网络技术基础 第一部分 网络术语1.局域网（LANlocal area network）2.广域网（WANwide area network)3.城域网（MANMetro area network)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（VPNvirtual private network）8.数据中心（Data Center）9.存储区域网（SANsaveing area network）2第二部分OSI与TCP/IP原理3教学目标完成本

2、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4 应用层 表示层 传输层网络层 链路层物理层会话层7654321介质特性电气的机械的RTSCTS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Routing路由器路由器路由器网络A网络B网络COSI 七层网络模型5OSI Model OverviewData Flow LayersTransport LayerData Link Network LayerPhysicalApplication (Upper) LayersSessionPresentationAp

3、plication6Keeping different applications data separateUser InterfaceHow data is presentedSpecial processing such as encryptionTelnetHTTPASCIIEBCDICJPEGOperating System/Application Access SchedulingTransport LayerData Link Network LayerPhysicalEXAMPLESSessionPresentationApplicationRole of Application

4、 Layers7TCPUDPSPX802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPXPresentationApplicationSessionEXAMPLESRole of Data Flow LayersReliable or unreliable deliveryError correction before retransmitCombines bits into bytes and bytes into framesAccess to media using MAC addressError detection not correctionMove bits

5、between devicesSpecifies voltage, wire speed and pin-out cablesTransport Data LinkPhysical Network Provide logical addressing which routers use for path determination8Encapsulating DataTransport Data LinkPhysical Network Upper Layer DataUpper Layer DataTCP HeaderDataIP HeaderDataLLC Header01000010Da

6、taMAC HeaderPresentationApplicationSessionSegmentPacketBitsFramePDUFCSFCS9Upper Layer DataDe-encapsulating DataLLC Hdr + IP + TCP + Upper Layer DataMAC HeaderIP + TCP + Upper Layer DataLLC HeaderTCP+ Upper Layer DataIP HeaderUpper Layer DataTCP Header01000010Transport Data LinkPhysical Network Prese

7、ntationApplicationSession10第二章 不同网络介质的接口及其带宽11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

8、：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。 12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 550m 1000base-lx用多模光纤(62.5um)传 550m 1000base-sx用多模光纤(50um)传 275m 10

9、00base-sx用多模光纤(62.5um)传 550m 100base-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 13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。14第三章 以太网工作原理15第一部分 CSMA/CD名词解释：CSMA/CD（Carrier Sense Multi Access/Collision Detection），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

10、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。16Hubs: One Collision DomainMore end stations means more collisionsCSMA/CD is used17第二部分 双工模式一、单工二、双

11、工a.半双工 b.全双工18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。

12、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

13、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

14、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19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 20第五部分 常用网络设备相连所用RJ-45网线的类型网

15、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：aa ，bb 交叉线ab 直通线mdi/mdi-x自适应及其必要性：21DigitalChina Switch Console线分类Console线Mini-Console线PC用COM口服务器：Moxa(Nport) De-303 De-30922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23第一部分 冲突域和广播域HubSwitchRouter24Hubs: One Collision DomainMore end stations means more collis

16、ionsCSMA/CD is used25SwitchesPer port Per Collision DomainEach segment has its own collision domainBroadcasts are forwarded to all segmentsMemorySwitch26第二部分 以太网交换27传统LAN中冲突消耗带宽“I knew I shouldve stayed home.”HUBHUB“I could have walked to Finance by now.”28为什么要对LAN分段?Bridge orRouter每个用户得到更大的带宽降低冲突发生

17、的概率 29LAN分段使用下列设备 Bridges RoutersSwitches30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HUBHUBBridge31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HUBHUB32使用 Switches分段Enables multiple high-speed data exchangesLow latency and high frame-forwarding ratesIncreases available b

18、andwidth of a networkWorks with existing 802.3 compliant network interfacecards and cabling33Primarily software basedOne spanning-tree instance per bridgeUsually up to 16 ports per bridgeBridgingPrimarily hardware based (ASIC)Many spanning-tree instances per switchMore ports on a switchLAN Switching

19、Bridging 与 LAN Switching34采用交换的好处Number of collisions reducedSimultaneous, multiple communicationsHigh-speed uplinksImproved network responseIncreased user productivity35Address learningForward/filter decisionLoop avoidance交换的三个功能 36How Switches Learn Host LocationsInitial MAC address table is empty

20、MAC address table0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD37Switches 如何学习Station D sends a frame to station CSwitch caches station D MAC address to port E3 by learning the source Address of data framesThe frame from station D to station C is flooded out to all ports except

21、 port E3 (unknown unicasts are flooded)MAC address table0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E3: 0260.8c01.4444E0E1E2E3DCAB38Switches 如何过滤 帧Station A sends a frame to station CDestination is known, frame is not flooded E0: 0260.8c01.1111E2: 0260.8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260

22、.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3XXDCABMAC address table39广播和组播帧Station D sends a broadcast or multicast frameBroadcast and multicast frames are flooded to all ports other than the originating port0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2

23、E3DCABE0: 0260.8c01.1111E2: 0260.8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260.8c01.4444MAC address table40第五章 IP Addressing41IP 编址32 BitsNetworkHost8 Bits172 . 16 . 122 . 2048 Bits8 Bits8 Bits42Network Layer Functions (cont.)BinaryMaskBinaryAddress04 17216122204255AddressMask25500NetworkHost43Class A: Class

24、B: Class C: Class D: for multicast Class E: for researchN = Network number H = Host numberIP 编址NHHHNNHHNNNH44IP地址位模式Class A:# BitsClass B:# Bits111Class C:# Bits0network #host #1network #host #01network #host #10111111716241421845IP地址分类规则High OrderBitsOctet inDecimalAddressClass010110111011111 -127

25、128 -191192-223224-239240-255ABCDE46练习: IP Address 分类AddressClassNetworkHost00462047主机地址02IP: 118IP: E0E1172.161212NetworkHost.NetworkInterfaceE0E1Routing Table48Network 没有子网的编址49Network 使用子网的编址50子网编址0060IP: 0050IP: E0E1172.162160NetworkHost.NetworkInterfaceE0E1New Routing TableSubnet51子网掩码1721600255255002552552550IPAddressDefaultSubnetMask8-bitSubnetMaskNetworkHostUse host bits, starting at thehigh order bit p