AA000001数据通信基础ISSUE2.1

AA000001数据通信基础2.1学习目标掌握数据通信的分层结构及各层的作用了解链路层协议组成及作用清楚网络层协议组成及各协议作用清楚传输层协议组成及各协议作用了解路由协议种类和作用学习完本课程，您应该能够：参考资料SoftX3000产品手册－－技术手册－－信令与协议分册－－附录课程内容

第一节TCP/IP协议层次结构和实现过程

第二节链路层协议第三节网络层协议第四节传输层协议第五节IP路由标准OSI七层结构TCP/IP协议层次结构TCP/IP协议实现过程TCP/IP协议传送模型课程内容

第一节TCP/IP协议层次结构和实现过程

第二节链路层协议第三节网络层协议第四节传输层协议第五节路由协议链路层协议PPP协议局域网和广域网PPP协议PPP协议——点到点协议。PPP协议支持全双工和同/异步传送方式，它主要由三类协议组成：LCP（链路控制协议）、各种NCP（网络层控制协议）和各种PPP扩展协议。其中，LCP主要用于建立、拆除和监控PPP数据链路；NCP主要用于协商在该数据链路上所传输的包的格式与类型；PPP扩展协议主要用于提供对PPP功能的进一步支持。PPP协议还提供了用于网络安全方面的验证协议：PAP（口令授权协议）、CHAP（盘问握手授权协议）。MP协议链路层协议PPP协议局域网和广域网局域网（LAN）和广域网（WAN）覆盖地域范围不同局域网：面对有限的地理区域广域网：用于远程连接速度不同局域网：10M、100M、1000M广域网：64K、128K、384K、2M使用技术不同局域网类型以太网交换以太网（现在成为局域网的主流）令牌环网FDDI（光纤分布式数字接口）什么是以太网以太网是IEEEStd802.3定义的局域网实现技术，是LAN/MAN标准中的一部分802.X协议簇规定的是网络访问的方式，交换以太网络、快速以太网的技术都称为802.X协议以太网物理结构总线型（早期的10BASE2、10BASE5）AB星型（从10BASE-T以后的其他以太网）CHIJDEFKLM中继器集线器/网桥ABCDEF集线器/网桥以太网工作原理—CSMA/CDCSMA/CD：载波侦听与冲突检测载波侦听：发送之前的检测冲突检测：发送过程中的检测回退：检测到冲突后的处理以太网的发展共享式以太网交换式以太网共享式快速以太网交换式快速以太网速率越来越快交换式千兆以太网共享式千兆以太网10Mbps 100Mbps 1000MbpsLAN中常用设备HUB（集线器）LANSWITCH（局域网交换机）ROUTER（路由器）双绞线光纤网卡HUB工作在物理层，在电缆之间逐个复制二进制位（bit）是一种共享的网络设备，将连接到各个机器的网络连线集中在一起的设备，即每个时刻只能在两个端口间通讯在网络中逐渐被淘汰LANSWITCH工作在链路层，在LAN之间存储和转发帧（frame）通过网络线将许多HUB连接在一起，组成一个比较大的网络连接计算机终端，组成局域网双绞线（10BASE）10BASE-T10：传输速率为10Mbps；BASE：使用基带信号；T：双绞线；传输距离：3/4/5类非屏蔽双绞线最远100m，5类屏蔽双绞线最远100m100BASE-TX100：传输速率为100Mbps；传输距离：5类非屏蔽双绞线最远100m，5类屏蔽双绞线最远100m10BASE22：细同轴电缆，最大传输距离为185米10BASE55：粗同轴电缆，最大传输距离为500米光纤100BASE-FX100Mbps以太网，单模光纤最远传15km，多模光纤最远传2km1000BASE-SX短波长光纤，1000Mbps以太网，多模光纤最远传220m1000BASE-LX长波长光纤，1000Mbps以太网，多模光纤最远传550m，单模光纤最远传10km共享式以太网集线器（HUB）任一个端口收到包后，直接向所有端口转发

（广播），逻辑上构成共享介质如果两个以上端口同时收到包，要产生冲突，

由DTE执行CSMA/CD算法某一时刻只能有一个DTE进行有效发送交换式以太网网桥（LANSWITCH）根据接收包的SA进行地址学习，建立地址与端口对应关系收到包后，按包的DA查表，转发到特定端口某一时刻可以有多个DTE进行有效发送，而不会互相干扰共享式以太网VS交换式以太网共享式以太网交换式以太网广域网类型分组交换网X.25数字数据网络（DDN）帧中继（FrameRelay）分组交换网X.25X.25协议是数据终端设备DTE和数据电路终接设备DCE之间的接口规程X.25协议涵盖三层——物理层、数据链路层、网络层数字数据网络（DDN）DDN是点到点连接的网络，是物理层的网络DDN通常是64K，最高速度是2M租用线路采用固定收费的方式帧中继（FrameRelay）FR是第二层的网络，是简化的X.25结合了分组交换和DDN的优点，可以具有和DDN相同的速度线路又不唯一的被占用，利用率比较高课程内容

第一节TCP/IP协议层次结构和实现过程

第二节链路层协议第三节网络层协议第四节传输层协议第五节IP路由网络层协议IP协议ARP协议RARP协议ICMP协议协议应用IP协议IP——InternetProtocol。IP协议是TCP/IP协议簇的网络层协议，用于传送传输层及应用层的数据报。IP协议通过IP地址识别源和目的。IP地址所谓IP地址就是给每一个连接在Internet上的主机分配一个唯一的32比特地址IP地址为方便起见，一般将32比特的IP地址中的每8个比特用它的等效十进制数字表示，并且在这些数字之间加上一个点。例如，有下面这样的IP地址：10000000000010110000001100011111这是一个B类IP地址，可记为1IP地址网络类型用户可用的IP地址范围说明A~全0或全1的网络号码保留作特殊用途。全0的主机地址用于配置网络路由，全1的主机地址用于该网络的广播地址。网络号127用于自环接口。B~全0或全1的网络号码保留作特殊用途。全0的主机地址用于配置网络路由，全1的主机地址用于该网络的广播地址。C~全0或全1的网络号码保留作特殊用途。全0的主机地址用于配置网络路由，全1的主机地址用于该网络的广播地址。IP地址使用范围：IP地址网络类型用户可用的IP地址范围说明D无D类地址是组播地址，地址范围~55，不提供一般用户使用。全1的主机地址表示广播地址，即对该网络上所有的主机进行广播。E无55用于全网广播地址。地址范围~54保留今后使用。IP地址使用范围（续）：子网和掩码通过上面介绍，我们可以发现A类地址中，每个网络中有多达1600多万个主机地址，在现实的网络中，这种方式是不合理的，一个网络不可能这么大，也不可能有这么多台机器，同时B类地址和C类地址也存在这种情况，如果能更“精细”地划分网络，则IP地址利用率就会提高，网络地址的管理就会更容易。子网就是这种想法的具体体现，子网是大网中的小网。子网（Subnet）和子网掩码（SubnetMask）这两个概念可以帮助我们规划网络的IP地址。子网和掩码子网的引入，增加了网络的数目，它是通过减少主机的数目实现的；掩码是一个由连续1和连续0组成的32比特的数，它和IP地址进行逐位“与”运算相当于一个筛子，掩码是1的位，则筛不下去，还保持原样，是0的位将筛除主机地址的差别，在一个网络中就可以得到相同的网络地址。例如一个B类地址可以通过下面的方法变成C类地址，这些C类地址就是子网：IP地址：6子网掩码：网络层协议IP协议ARP协议RARP协议ICMP协议协议应用ARP协议ARP——AddressResolutionProtocol，即地址解析协议。ARP协议完成的是IP地址到MAC（介质访问控制）地址的转换。MAC地址——一个由48个bit组成的二进制地址，通常用12位16进制表示，如：00eofc012345，每一个网络设备拥有全球唯一的一个MAC地址。用于局域网。局域网内部主机间通信必须以MAC地址进行通信。ARP协议MAC头FF.FF.FF.FF.FF.FF08.03.09IP头96ARP请求报文：你的MAC地址是什么？主机6寻找主机9获取其MAC地址过程：MAC头08.03.09053.44IP头6189．110．58．69ARP应答报文：这是我的MAC地址主机6发广播消息主机9回应消息网络层协议IP协议ARP协议RARP协议ICMP协议协议应用RARP协议RARP——ReverseAddressResolutionProtocol，即反向地址解析协议。RARP作用和ARP过程正好相反，RARP通过MAC地址获得IP地址。在通信中有许多主机在初始化时没有IP地址的情况，就需要用RARP协议得到IP地址。例如：无盘工作站；计算机中配置自动获得IP地址时。网络层协议IP协议ARP协议RARP协议ICMP协议协议应用ICMP协议ICMP——InternetControlMessageProtocol，即Internet控制报文协议。ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。ICMP协议ICMP报文与IP包的关系：ICMP协议ICMP协议应用：差错报文——主要用于发送改变路由的报文消息询问报文ICMPEcho请求报文ICMPEcho应答报文网络层协议IP协议ARP协议RARP协议ICMP协议协议应用网络层协议应用PING命令使用ICMP协议获知是否与对端主机间通信正常DOS方式下使用ARP–A获取IP地址与MAC地址的对应关系课程内容

第一节TCP/IP协议层次结构和实现过程

第二节链路层协议第三节网络层协议第四节传输层协议第五节IP路由传输层协议传输层协议的作用——链路层主要解决如何实现数据封装传送，网络层实现IP包的路由等等，但对于以计算机为主的数据通信还有一些问题必须得到解决，例如流量控制和可靠性等，通信才能实现。这些功能在传送层完成。传输层协议TCP协议UDP协议TCP协议TCP——TransferControlProtocol，即传输控制协议。TCP协议的主要功能有三个方面：流量控制：通过滑动窗口实现流量控制；可靠性：通过序号和确认机制实现可靠性；标示上层承载的应用程序：通过端口号表示TCP承载的上层应用协议，以便把数据交给相应的应用程序处理。TCP协议TCP协议源/目的端口号：端口号是用来标示上层协议的，不同的应用具有不同的端口号，以便在通信时请求和接收数据能够交给相应的应用程序处理。端口号分为源端口号和目的端口号，在通信中源端口号和目的端口号不必须相同。通过端口号结合IP地址，可以在全网范围内唯一标示不同地点不同的应用；在同一台主机上，通过TCP（或者UDP）的端口号，知道把报文交给哪个应用程序。TCP协议TCP和UDP的端口号分成三类：低于255的端口号用于公共应用，如FTP、Telnet、SMTP和HTTP的端口号分别为21、23、25和80255~1023分配给各个公司1024及以后未做规定传输层协议TCP协议UDP协议UDP协议UDP——UserDatagramProtocol，即用户数据报协议。UDP协议在发送过程中不需要进行数据的缓存，没有连接的管理过程，在UDP模式下，通过应用程序支持的超时重传和对报文进行编号来防止重复和保证报文的有效到达。UDP协议UDP协议TCP与UDP的比较：TCP是面向连接的可靠的传输协议UDP是面向无连接的不可靠传输协议TCP复杂、UDP简单UDP适合实时要求高的通信传输（如语音），TCP由于开销大所以实时性不