网络管理与维护综合实训电子教案下载-样章

·网络互连的目的、要求和形式，常用同络的连接和互连设务(中继器、集线器、网桥、路由器、交换机。网关)的工作原理、功能及应用，热型网络互连协议TCP/IP的组成、主要协议的工作原理及应用·了解同络互连的概念和目的·了解网络至连设备的工作原理·掌握互进设备的功能及应用·掌握TCPIP协议的功能及应用本章分为五小节：7.1网络互连概述7.2网络互连方案7.4TCP/P协议7.1网络互连概述1.网络互连的概念：·网络至连是指利用相应的技术和设备将多个网络或设备连接起来，以达到更大范围的数据传输和资源共享目的。·互连的同络可以是同类型网路，也可是不同类型网络。或是运行设备和系统。一个较大范围的阿络；二是将一个节点多、负载重的大网络分解成若千个小网络，再利用互连技术把这些小网络连接起来。2.网络互连功能：·基本功能：是指同络互连所必需的功能，如寻址和路由选择等·扩展功能：是指各种互连网提供不同服务时所需的功能，如协议转换、分组长度控制、排序和差错检测等。3.网络互连的要求·网络互连时需满是以下要求(原则):√在同络之间至少提供一条物理上连接的链路和对该链路的控制规程√在不同网络之间提供合适的路由；√不要对参与至连的某个网络的硬件、软件或网络结构和协议做大的修¥不能为提高整个网络的传输性能而影响各子同的传输性能。4.网络互连目的进行同络互连的主要四的有以下三个：·扩大网络用户之间责源共享和信息传输的范围·提高网络的使用效率和网络管理能力·至连(Interconnection):是指在两个同络之问至少存在一条物理连接线路，它为两个同络之间的逻辑连接提供物理基础。如果两个网络的通信协议相五最容。则两网络之间就能进行数据交换。·互通(Intercommunication):是指互连的两个网络之间沟通逻辑连接并可进行数据交换。的能力，互操作是在互通的基础上实现的。之间又有回切关系：豆连是基融、互通是手段，豆操作是目的。·同络互连主要有四种类型：√LAN与LAN互连√LAN与WAN互连√LAN通过WAN与其他LAN互连Ⅲ)LAN与LAN互连“根据互连网络伏用的协议的不同，有同种LAN互连和异种LAN互√同类LAN互连是指使用相同(MAC)协议的LAN的互连。这种√异类LAN互连是指使用不同(MAC)协议的LAN的互连。异类LAN互连可使用网桥实现。也可使用路由器实现。·由于ATM局域网传统LAN在协议和实现技术上差并较大。固此它们(2)LAN与WAN的互连·LAN与WAN互连可由路由器或网关实现，如果LAN与WAN协议差别很大，要采用特定网关实现互连。(3)LAN通过WAN与LAN的互连·LAN通过WAN与LAN互连可由路由器或网关实现。(4)WAN与WAN的互连-WA与WAN互连要由路由器或网关实现，可使分刚连入各个WAN的主机实现资源共享。大庆职业学院备课用纸第4页大庆职业学院备课用纸第4页7.2网络连接设备利用同络连接设备可将多个计算机系烧和传输介质等连接构成计算机网络，或可将两个或两个以上相同或相近的网段连接在一起，构成一个更大范围的网络。网络连接设备有网卡，线路连接器，中继器，集线器等，在此只介绍中继器和集线器。1.中继器(Repeater)·数据信号在传输时，由于衰减和噪音使有效数据信号变得越来越弱，而且传中继器实际上是一种信号放大器，可将变弱的信号和有失真的信号进行整形与救大，输出信号比原信号的强度将大大提高。·固此，中继器是将两个或多个同类型LAN进接起未构成一个较大网络系统的连接设备。·由中继器连接的LAN称为网段，儿个同段由中继连接后实际上还是一个网·中继器的功能：弱信号的再生、就大和转发(中组器不解释。不改变收到的数字信息，而只是将其整形放大后再转发出去)中继器的不足：无路由选择，交换，纠/检错功能，不能隔高通估。引入时·通过中继器可以将多个10BasE-5同段或10Bast-2同段速接在一多个10Basc-2网段与10Basc-5网段连接在一起构成一个网络。中继器按照5-4-3原则连接LAN。5-4-3原则是将5个网段用4个中继器违接，其中最多有3个同段有用户设备。2.集线器(HUB)·集线器是一种特殊的多口中继器，它可把多个用户机和网段集中连接在一起，形成一个以它为中心的同络。网络的核心就是集线器，它连接这个同络上的各个节点。·集线器的应用和10Basc-T标准的推出，优得网络拓扑由原来使用同轴电缆的总线型结构向使用UTP观绞线的星型结构转换，集线器的功能：信号的放大和转发。不同带宽：10M,100M、10M/100M等·交换集线器是集线器技术的新发展。它是集线器与交接机功能的组合，既其有普通果线器集成不同类型功能模块的作用，又具有交换功能，·利用集线器可以将多个10Base-T网段逐级连接起来组成一个多级星型网络。使用集线器级联也符合5-4-3原则。。利用光纤集线器可以将多个10Base-F同段连接起来组成一个多级星型网络，同络互连设备可将两个或两个以上的同络互连在一起，以形成一个较大规模的同络，实现不同国络中的用户相互通信和资源共享，不同网络的物理结构、传输协议、网络操作系统等都可能有区别。实现网络互连的设备有网桥，路由器，交换机和网关等。(1)网桥的应用：实现多个相同类型(数据链路层协议相同)或不同类型(数据链路层和物理层协议不同)LAN的互连。它可将多个LAN互连成一个复合网；也在一个较大·网桥工作过程为：接受数据帧→数据链路层→差错检验一物理层→另一间,网桥的功能：懒存储转发、寻址、部分路径选择、帧格式转换、通信隔离差借控制等功能·各LAN的MAC子层执行不同的网络协议，它们之间存在着帧格式不同。帧最大长度不同，数据传输速率不同等差异。当用网桥连接不同的LAN时，它必频能够对横进行转提处理；必频能够协调不同LAN的最大横长度；必频有是够的缓冲空间。以使进行逸率的匹配、避免拥挤现象。·能够进行不同帧格武、不同倾长度和不同数据传输速率等参数匹配的网桥就是懒格式转换回桥，对干各种LAN在愤格式。慎长度及传输选率等方面的差异。横格式转换间桥可通常采用封装和转换的方法进行处理。(4)透明间桥·透明网桥的基本思想是；网桥自动了解每个端口所接网投的MAC地址，形成一个地址映像表，网桥每次转发桢时，先查地址映像表，如查到，则向相应端口转发。否则，向除接收端口之外的所有站口转发或扩散。·造明网桥的路选方法：当某懒到达菜同桥时，检查站表中是否有该帧的目的■若有，且目的地址在桥入口斌的LAN中，则丢弃该帧；·若有，且目的地址不在桥入口端的LAN中，则网桥接站表指定的端·若没有，则使用护散法转发该帧，同时登记该横信息于间桥站表中。(5)源路径选择网桥·源路径选择网桥的路径选择算法：每个发送站都知道所发送的帧是发送给本地还是其他同培的、当发送给其他同络时，则将目的地址的高位设置为1。并将被帧传输的确切路径包含在该帧的帧头中。·网桥接其路由可分为前面介绍的帧格式转换同桥、透明网桥和源路由选择网桥：按同桥是建立在服务器和是工作站上区分，有内部网桥和外部间桥；按网桥所连接的LAN所在地域的远近区分有远程网桥和本地网桥。内部网桥：建立在丈件股务器上的网楷，即网替软件安装在文件服务器上：·此外，还有智能间桥和非智能同桥之分大庆职业学院备课用纸第6页·路由器工作于网络层。它除具有同桥的所有功能外，还具有更强的路由选择功能，可以互连多个不同类型的网络。·网络层有自己的源地址和日的地址。路由器通过这些地址来确定信息发往何·路由器与网桥的区别：网桥利用MAC地址来确定是否转发信息，而路由器是利用IP地址来寻址和确定是否转发信息。MAC地址通常由网卡生产厂商分路由器的工作过程：一个信息包到达路由器后，排入队列，按”先入先出”顺序由路由器逐一处理：提取信息的目的地址，查看路由表，如有多条路径可到达，则选择一条最住路径：如源信息包太长，目的间络无法接受，路由器就将其分为更小的包·根据网络规模区分，路由器可分为主干网路由器(主要作用是路由选择)。地区网路由器(主要作用是网络连接和路由选择)和园区间路由器(主要作用是分稿子网，报文转发和广播隔高)根据工作位置区分，义有访问路由器和边界路由器，访问路由器主要用来连接远程节点或工作组进入主干间，属于传统的路由体系结构。边界路由器建立了一种断的路由体系结构。其特点是由一个中央路由器连接所有的外围和·根据支持的间络层协议区分，可分为单协议路由器和多协议路由器·单协议路由器用于特定的协议环境，只实现具有相间网络层协议的网络互·多协议路由器支持多种流行的网络层协议，如TCP/IP和IPXSPX,实现多种具有不同同络层协议的LAN互连。多协议路由器具有处理多种不同协议分组的能力。如它可以处理IP分组与IPX分组，同时还具有对这两种分组的路由选择和分组转发能力。多协议路由器同时要为不同类型的协议建立和维护不同的路由表，(3)路由器的功能·路由器在网络层对分组信息进行存储转发未实现多个网络互连的。因此，路由器具有协议转换，路由选择、流量控制、过滤与隔离、分段和组装和同络管理功能。组。通过路由选择协议，路由器可动态适应间络结构的变化，并找到到达目的网络的最住路径。·路由选择协议很多，其中最常用的是路由信息协议RIP、开放式最短路由优先·路由器的应用已不局限于WAN,而且还可以应用于面向都市的MAN,面向地区的区域同、面向大学的校园网和面向企业的企业同·路由器在沟通企业内部同和外部间中还可以充任间络的防火墙。内部网采用交换机和集线器连接企业内部的各种设备。并通过路由器和外部沟通，包插通过WAN和其他企业网互连。·对于企业内部网。为了提高安全性，除路由器外，还应单独配置防火墙。大庆职业学院备课用纸第7页路由器连接WAN和LAN·网关工作于传输层及以上各层，实现多个协议差别较大间络的互连。它是最复杂的网络互连设备，·网关的功能：协议转换，网络操作系统转换，数据格式转换等。·网关的协议转换：直接转换和间接转换。同关实质上是一个协议转换器。·网关是软件和硬件的结合，通过软件可实现不同协议之间的转换，硬件提供不同的网络接口。·网关通常是为执行特珠功能而设计的，无通用同关。如SNA网与TCPJP网互连要用SNA同关，SMTP协议系统与某些同络系统互连要用电子邮件同关，Oracle网与Sybase网交换数据时要用数据库网关，还有X.25网关等等(1)变换机的作用·交换机是主要用来增加网络带宽(提高网络速度)的网络连接和转发设备·交换机用于连接网络站点和其他网段，姐成以其为中心的交换式网络，(2)交换机的种类：·接使用网络技术的不同，LAN交换机可分为以太同交换机，ATM交换机，FDDL交换机和今牌环交换机等；·按应用的规模划分，有工作组交换机、骨干间交换机和中心交换机；·接交换机结构划分，有困定端口交换机和模块化交换机：·接交换机的工作协议层划分，有第2层交换机，第3层交模机和第4层交换·按交换机采用的交换方式划分，有直通式交换机，存储转发式交换机和碎片隔离式交换机(3)第三层交换机·第二层交换机：工作于数据髓路层，具有信息流通和差错控制能力，类似于网桥(传统交换机都是第二层交换机，它们是基于网桥技术)。·第三层交换机就是将传统的文换功能和路由功能结合起来的网络设备，它既可究成传统交换机的端口交换功能，叉可完成路由器的路由功能。这种结合并非简单的物理结合，而是各取所长的逻辑结合，·由于第三层交换机兼有第二和第三两层次功能，因而它不但支持大多数同一皮拟网络之间节点的通信，还能够究成广播域的隔离，间时述可代替传统路由器在多个VLAN之间的互连功能。·第三层交换机具有传统交换机的所有功能。同时。高性能、安全性、易用性、可管理性，可堆叠性，服务质量及容错性是当前交换机的技术特点。随着视频会议、实时组播、同络电语，程控交换及自动呼叫转发等多煤体应用的出现，交换技术应向高宽带、安金性，服务质量及智能化技术方向发展，大庆职业学院备课用纸第8页·随着网络技术的发展，又出现了第四层交换机。它在第三层交换机的基础上引进新的网络功能。它工作于OSI的第四层，可进行数据包查询，裁取数据包的相关信患等操作。目前，第四层交摸还停留在理论研究阶段，未有正式产品推出,交换机与路由器比较：·机是主要用来增加同络带宽，提高网络速度；而路由器立要是用来进行路径选择。■位新型的交换机与路由器设备的动能都相互渗遗。技术也都有所兼容。出现了交换式路由器，也有路由式交换机。大庆职业学院备课用纸第9页·TCP/IP是一种异构网络互连的通信协议，通过它实现各种异构网络或异种机之间通估。TCP/IP也这用在一个局域网中实现异种机的互连通信。它虽不是围际标准，但已被广大用户和厂商所接受，成为当今计算机同络最成·公用网络协议可实现各种异构网，异种机之间互相通信。当然也适合于各种·而专用网络协议：如SNA协议、IPX/SPX协议等。用于特定范间通信·各专用网络协议互不相同，导数不问网络之间难以互连遇信，因此，需要一种公共的网络协议把各个异构网络或主机连结成可以相厘通信和资源共享的·TCP/IP协议的叫的就在于通过它实现各种异构同络或异种机之间的互连通信·TCP/IP协议也可用于Intemet以外的任何其它网络上(如局域网),以支持异种机的连网或并构型网络的互连。·TCP/IP协议起源子ARPANET、成枕于Intemct的应用。是最为广泛的民间网络标准。是事实上的标准而非OS1标准。:TCP/IP协议是一系列协议的集合，它包括100多个协议，TCP和IP是其中的两个最基本、最重要的协议，所以平时所说的TCP/IP,实际上是一组通信协议的代名词。UDP长逻层CMP备NSFTPp·在TCP/IP网络中，通过下层提供的服务来实现源主机和目的主机的间等层之间的通信的，即在源立机上信息从上而下，再穿越互连网，到达目的主机后信息再从下而上传输，到达相应层次。头);大庆职业学院备课用纸第10页·同终层：检查验证IP报头，如结果不一致，则抛弃该包；芳一致，解封IP数据报成TCP数据M传输层；出确认信息给源主机；去掉TCP头，信息流串TM应用层；·应用层：接收信息流事。·IP数据报传送方式：直接传送和间接传送路山器进行传输。·路由器为报文传输选择合适的路由。路由器的路由选择是基于日标网络而非·在有路由器的同络中，源主机自上而下发送报文；而在中间站点路由器上，数据从下只到达互连层；目的主机自下而上接收报文，变付给最高层。·TCP/P的网络接口层实际上并没有定义自己的协议，而是允许主机连入同络时使用多种现成的、流行的协议，如Ethernet协TokenSLIP和PPP是常用的数措铣路层通信协议。它们为在点对点钝路上直接相速的两个设备之间提供一种传送数据报的方法。至连的两端设备可以是主机与主机，路由器和路由器、主机和路由器。互连的物理链路可以是专线或电话的传送，但没有寻址、数据校检、分组类型识别和数据压缩等功能，只能传PPP是点到点传输协议，它不仅能传这IP分组，还有错误检测、寻址，分组类型识别、支持多种协议、链路管理和数据压缩功能。该协议是由IEIF定义的。用来取代SLIP,与SLIP相此，PPP优点采用普通电语线用作PPP链路介质是一种廉价的常用方式。比如在家里或办公室里用一台普通PC机运行PPP即可以拔号方式加入Intemet间，连接方法是在PC机串行通信接口(RS232C)连入异市Modem:Modem另一端接电话线，经PSTN与Intemet上某主机进行PPP连接，4.网路层协议·IP协议是Intemet中的基础协议和重要组成部分。由IP协议控制的协议单元务。输层实体获得数据，再通过物理同络传送给目的主机的IP层。·IP不保证传退的可靠性。在主机资源不是的情况下，它可能丢弃某些数据损，同时IP也不检查被数据能路层丢弃的报文。·在传输时高层协议将数据传给同络层，同络层将数据封装成IP数据报后通过机；如日的主机是在选程网上，则IP将数措报传送给本地路由器，由本地路山器将数据报传送给下一个路由器或目的主机大庆职业学院备课用纸第11页的大小在物理网上传输，IP协议首先要根据物理同所允许的最大帧长对数据拟进行长度检查，必要时把数据报分成若干段发送。段都要加上IP报头，形成IP数据报。·数据报重装：在网络中被分段的各个P数据报进行独立的传喻，它们在经过中间路由器转发时可能选择不同的路由。到达目的主机的IP数据报顺序与发送的质序可能不一致，目的主机上的IP协议必须根据IP数分段的各个IP数据报重新组装成完整的原她数据报，然后再提交给上层协(3)IP路由·IP数据报的传输可能跨越多个子网，不同子同由IP地址中的同络标识表示子网的划分保证每个子国限定在同一个物理网络，路由器实现不同子网间的互连，跨感子网的P数据报由IP路由算法控制。IP算法的思想是：IP模块根据IP数据报中接收方IP地址来确定是否为本网投递。若为本同投递(即接收方与发道方具有相间的网络标识),利用ARP取得对应P地垃的物理地址，形成数据核(或分组),IP数据报填入数据，直接将桢(或分组)发往目的地，结来IP路由算法；若为跨网投递(即接收方和发送方具有不同的同络标识),利用ARP取得因特同河关的IP地址所对座的物理地址，形成数据顿(或分组)、IP数据报填入数据城、直接将帕(或分组)发往网关，网关软件取出IP数措报，升重复IP路由算法，(4)ARP和RAKP·在LAN中站点共享通信信道使用MAC地拉来确定报文的发往目的地，而internet中目的地地址是靠P规定的地址来确定的。由于MAC地址与IP地址之间没有直接的关系，因此需要通过P协议集中的两个协议动态地发现MAC地址和IP地址的关系，这两个协议是ARP和RARPARP的作用是解析出已知IP地址的MAC地址，当一个主机向另一个主机发道报文时。只有知道与对方IP地址相应的MAC地班后才能在物理国络上传输。地址解析的一般方法是发送方发送附带校收方IP地址、本节点IP地址和MAC地址的ARP请求，只有IP地址符合的节点才给予响应，返四接收方的MAC地址，从而保证双方可以用MAC地址在通信同中进行通信。·如果某台设备不知道自身的IP地址。它对ARP就无法做出应答，通常一台新入网的设备会发生这种情况，它只知其MAC地址，这就可利用送向地址解析协议RARP解析出已知MAC地址的IP地址。·通过RARP协议发送户描式请求报文来请水自己的P地址，RARP服务器资责对该请求做出应答。(5)网络控制报文协议ICMP·由于P协设提供无连接的数据报服务，在传送过程中若发生差锆或意外情况，如数据报目的地址不可达。数据报在网络中滞留时间超过生存期，中间节点或目的节点主机固缓冲区不足等原因无法处理数据报，就需要一种通信·Internet控制报文协议ICMP就是一制信息。如出现P分组不能到达目的地，网络拥挤影响IP分组的传输，某路由器不能为IP分组选择路曲，路由器凌有发送IP分组所需的缓冲容量等，即可利用ICMP通知源主机采取措施。ICMP通需由IP分组沿这的路由器或日的主机发送，作为对IP分组的响应ICMP提供了一致，易懂的出错报文和不同版本信息，多数情况下ICMP发送的错误报文返回到发送原数据的设备。发送设备可根据ICMP报文确定发生错误的类型，并确定如何才能更好地重发失败的数糖·ICMP因为ICMP是以P数据报传输的、所以它与IP数据报样，都不能保证传输的可靠性，ICMP信息可能会丢失。5.传榆层协议(1)TCP的功能及端口·TCP协议是传输层的著名协议。它定义了两台计算机之间进行可靠的数据传输所交换的数据和确认信息的格式，及确保数据正确到达而采取的措施。·TCP使用端口协议(每个端口均有标识),支持多个应用程序同时进行通信：·TCP协议提赁面向连摄(虚电路)的服务，TCP端口标识连接·TCP是画向数提流的协议，将上层的数据流串分段构成TPDU,再传输给下·TCP应用程序分为服务程序和客户程序。对干后者。可以任意选择其通信端口的端口号，而前者刚使用较因定的端口号。由一个16位整数值表示TCP璃口号，需要服务的应用进程与某个端口号连接，TCP模块可以通过该TCP端口与应用进程通信。例如Telnet的服务端使用23号端口，FTP使用21号端口，SMTP电子邮件使用25号端口等。(2)TCP协议机制·TCP协议使用三次捏手机制来建立和关闭连接，·建立连棱时，由主叫方发出连接请求(一次):被叫方发回确认连接信息(二次);最后由主叫方发出连接已建立的信息通知对方(三次)·T议是采用三次握手关闭连接的。·TCP连接是双工的，数据可双向传输，可以看做是两个独立的不同方向的数据传输、因此，每个方向上的建立连接和关闭连接也可独立进行。(3)TCP的数据流量控制·TCP协议采用确认