路由交换技术及应用（第2版）全套教学课件

数据通信基础N

网络层全套PPT课件1、数据通信网络基础2、TCP协议族3、IPv4地址4、常见网络设备和局域网原理5、STP的原理6、VLAN7、路由器工作原理8、直连和静态路由9、动态和其他路由10、VLAN间通信11、RIP工作过程12、RIP防环13、OSPF协议工作过程14、OSPF报文与网络类型15、acl16、DHCP目录Contents了解数据通信系统模型；理解数据、信息、信号与信道的概念。学习目标1数据通信系统模型2数据3信息4信号5信道数据通信系统模型信道主机A调制解调器A调制解调器B公共交换电话网络主机B完成数字信号与模拟信号的转换完成模拟信号与数字信号的转换信源信宿终端设备数据电路终端设备传输系统终端设备数据电路终端设备源系统目的系统传输系统数据主机A主机B数据信息类型视频音频文本图像……01010101101100101……01010111101000101……01100110101000101……11010101101100100位(bit)：一个“0”或“1”就分别代表1位。字节(Byte)：一个字节由8位二进制数组成，如101011001KB=1024Byte；1MB=1024KB;1GB=1024MB。数据（Data）是用于表示客观事物的未经加工的原始素材。信息信息是数据的内容和解释。表示信息的形式可以是计算机网络234.78数值、文字、

图形、声音、图像以及动画凡经过加工处理或换算得到的数据，即可称为信息。等，这些表示媒体归根到底都是数据的一种形式。

信号信号是数据的电子或电磁编码。信号可分为模拟信号和数字信号。主机A调制解调器A调制解调器BPSTN主机B完成数字信号与模拟信号的转换完成模拟信号与数字信号的转换信道是信号在通信系统中传输的通道。

信道主机AInternet主机B物理信道（传输介质）逻辑信道在一条物理信道上，可以建立多条逻辑信道，而每一条逻辑信道，只允许一路信号通过。数据通信的三种方式目录Contents理解数据通信方式；了解单工、半双工、全双工通信之间的区别。学习目标1单工通信2半双工通信3全双工通信单工通信接收端发送端×单向信道单向传输不能反向传输数据信号仅沿一个方向传输，发送方只能发送不能接收，接收方只能接收不能发送。单工(Simplex)指的是通信信道是单向信道，任何时候都不能改变信号的传送方向。广播电视半双工通信发送端/接收端发送端/接收端接收器信号传输接收器发送器发送器半双工信道可以反向传输，但同一时刻只能单向半双工通信中信号可以沿着两个方向传送，但同一时刻只限于一个方向传输，即两个方向的传输只能交替进行。对讲机全双工通信发送端/接收端发送端/接收端接收器信号传输接收器发送器发送器全双工信道可以同时双向传输全双工通信是指同时可以作双向的通信，通信的一方在发送信息的同时也能接收信息。计算机间通信省在线开放课程路由交换技术与应用网络基础N

网络基础计算机网络概念计算机网络就是将分布在不同地理位置的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件，以实现资源共享的系统不同地理位置终端通信设备和通信线路资源共享计算机网络特点计算机网络的特点与功能1自主性自主功能的计算机主机（Host）或节点40%+=数据资源软件资源硬件资源通过网络设备及通信线路连接起来，并遵循所规定的通信规则计算机网络特点计算机网络的特点与功能1自主性2互联性主机主机通信设备传输介质计算机网络特点计算机网络的特点与功能1自主性2互联性3三个目的实现通信交往信息资源交流计算机分布资源共享或协同工作计算机网络特点计算机网络的特点与功能1自主性2互联性3三个目的1计算机之间及用户间相互通信2实现硬件、软件及数据等资源的共享3计算机之间或用户间协同工作计算网络结构资源子网通信子网路由器主机服务器通信子网：由通信控制处理机、通信线路和其他网络通信设备组成资源子网：由主机系统、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。

路由交换技术与应用按覆盖范围分类N

网络基础计算机网络分类之——计算机网络分类按覆盖范围分类按拓扑结构分类按传输方式分类按用途和采用技术分类按覆盖范围分类局域网LAN城域网MAN广域网WAN按覆盖范围分按覆盖范围分各类特点？1．局域网（LAN）局域网（LocalAreaNetwork，LAN），是指在一个较小的范围（例如一栋大楼、一所学校）内的计算机、终端和外部设备通过高速通信线路相连接形成的计算机网络交换机交换机交换机………………办公室内局域网一栋楼内局域网路由器1有限的地理范围通常具有较好的性能2易于建立、管理和维护3有线局域网VS无线局域网共享式局域网VS交换式局域网局域网特点2．城域网（MAN）城市区域网络简称城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN），覆盖范围约为几千米到几十千米，是介于局域网和广域网之间的一种高速网络1用于局域网之间的连接实现大量用户间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传递2城域网特点路由器XX工业大学局域网路由器XX师范大学局域网路由器路由器XX科技大学局域网XX信息大学局域网2．广域网（WAN）广域网（WideAreaNetwork，WAN），其网络覆盖范围巨大。广域网的覆盖范围从几十千米到几千千米不等。广域网可以覆盖若干个国家和地区，甚至横跨几个洲。路由器北京市网络路由器上海市网络路由器广州市网络西安市网络路由器……………………通信网络接入广域网需要申请

路由交换技术与应用网络拓扑结构N

网络基础按拓扑结构分类网络拓扑是由网络节点设备和通信介质构成的网络结构图中心计算机小王的终端小李的终端小张的终端小型局域网的拓扑图1总线型拓扑结构2星型拓扑结构3环型拓扑结构4树型拓扑结构5网状拓扑结构路由交换技术与应用N

网络基础

OSI参考模型OSI参考模型分层结构面向用户应用1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型面向数据通信Web服务电子邮件FTP路由器C路由器B路由器A主机A以太网ATM专线以太网OSI参考模型各层功能1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型定义了通信网络之间物理链路的电气或机械特性物理层负责将0、1的比特流与电压（高电平、低电平）或光等传输方式之间的互换，实现的是按位(bit)传输主机A主机B0101010101011.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型负责物理层面上互连的、节点之间的通信传输数据链路层利用物理层的服务，在通信的实体间透明地传输以“帧”为单位的数据单元，并采用差错控制和流量控制方法建立可靠的数据传输链路。010101010101主机A主机B数据帧与比特流之间的转换负责节点之间的数据传输OSI参考模型各层功能1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型传输以“分组”为单位的数据，完成目标寻址、路由转发的功能网络层由于网络是错综复杂的，要想传输到目的地，要解决的关键问题是选择路径，另外还要解决拥塞、服务质量等问题主机A主机B网路层负责选择一条路径将数据传送到目的端通信者A通信者B邮局收发邮件邮局收发邮件邮局分拣邮件邮局分拣邮件邮件运输部门邮件运输写信、贴邮票收集信件、盖邮戳分拣信件运输邮件拆信、阅读信件分发邮件分拣信件运输邮件第一层第二层第三层第四层OSI参考模型各层功能1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型在两个节点之间通信链路已建立的基础上，实现节点间端到端的传输传输层传输层要向会话层提供通信服务的可靠性，避免报文的出错、丢失、延迟时间紊乱、重复、乱序等差错。主机A主机B传输层在网络层的基础上实现端到端的传输应用程序1应用程序1通信者A通信者B邮局收发邮件邮局收发邮件邮局分拣邮件邮局分拣邮件邮件运输部门邮件运输写信、贴邮票收集信件、盖邮戳分拣信件运输邮件拆信、阅读信件分发邮件分拣信件运输邮件第一层第二层第三层第四层OSI参考模型各层功能1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型管理和协调不同主机上各种进程之间的通信会话层用户之间进行数据传输可以理解为用户之间进行对话，在传输层建立端到端连接的基础上，对话用户之间建立和释放会话连接，确保会话过程的连续性以及实现管理数据交换等功能。主机A主机B负责建立、管理和终止应用程序之间的会话OSI参考模型各层功能1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型关心的是所传输的数据的表现方式，它的语法和语义表示层表示层提供一个可供应用层选择的服务的集合，使得应用层可以根据这些服务功能解释数据的含义，它如同应用程序和网络之间的翻译官主机B语音、图像等数据格式转换数据加解密过程网络标准格式主机AOSI参考模型各层功能1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型关心的是所传输的数据的表现方式，它的语法和语义应用层表示层提供一个可供应用层选择的服务的集合，使得应用层可以根据这些服务功能解释数据的含义，它如同应用程序和网络之间的翻译官主机B语音、图像等数据格式转换数据加解密过程网络标准格式主机AOSI参考模型各层功能路由交换技术与应用N

网络基础

TCP/IP协议栈1.TCP/IP协议简介1.网络接口层2.网络层3.传输层4.应用层TCP/IP协议栈TCP/IP主要由传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)而得名，它是Internet上所有网络和主机之间进行交流所使用的共同“语言”，是Internet上使用的一组完整的标准网络连接协议。与OSI参考模型不同，TCP／IP模型更侧重于通信的实现方式发送端接收端Internet2.TCP/IP协议特点1.网络接口层2.网络层3.传输层4.应用层TCP/IP协议栈开放的协议标准独立于特定的网络硬件统一的网络分配地址标准化的高层协议可以免费使用，并独立于特定的计算机硬件与操作系统可以运行在局域网、广域网，更适合于互联网使得整个TCP／IP设备在网络中都具有唯一的地址可以提供多种可靠的用户服务1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层OSI参考模型3.TCP/IP与OSI对应关系1.网络接口层2.网络层3.传输层4.应用层TCP/IP协议栈1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.应用层分解后TCP/IP协议栈路由交换技术与应用N

网络基础

TCP/IP通信处理方式目录Contents理解TCP/IP通信处理方式理解TCP/IP数据封装过程理解TCP/IP数据解封装过程学习目标1TCP/IP通信处理过程2TCP/IP数据封装过程3TCP/IP数据解封装过程1.

TCP/IP通信处理过程发送端接收端路由器应用层应用程序传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网络层数据链路层物理层应用程序网络层数据链路层物理层封装解封装2.TCP/IP数据封装过程应用层传输层网络层数据链路层物理层数据数据TCP首部数据TCP首部IP首部数据TCP首部IP首部数据TCP首部IP首部LLC首部LLC首部MAC首部FCSFCS010101011101001010101010101校验3.TCP/IP数据解封装过程应用层传输层网络层数据链路层物理层数据数据TCP首部数据TCP首部IP首部数据TCP首部IP首部数据TCP首部IP首部LLC首部LLC首部MAC首部FCSFCS010101011101001010101010101校验4．数据包的整体结构传输层的主要功能N

网络基础小张小刘通信设备传输介质传输层的主要功能传输层关注的是：数据包在通信双方的终端上是如何知道将数据发送给哪个应用程序的呢TCP协议N

网络基础目录Contents掌握TCP协议特点理解TCP协议格式学习目标1TCP协议特点2TCP协议应用场景1.TCP协议特点50

TCP面向连接的可靠传输数据的破坏丢包重复分片顺序混乱IP协议TCP:传输控制协议，为了在主机间实现高可靠性数据交换的传输协议面向无连接的不可靠的协议2.TCP协议应用场景51

HTTPFTPDNSTelnet主要用于对网络传输可靠性高的环境SMTPTCP协议报文格式N

网络基础目录Contents掌握TCP协议特点理解TCP协议格式学习目标1TCP协议报文结构2TCP协议格式及个字段作用源端口号1端口号占用16位源端口（16）源端口是由发送方进程产生的一个随机数，一般使用临时端口。目标端口号2端口号占用16位目标端口目标端口（16）接收端的进程接收端收到数据段后，根据其来确定把数据送给哪个应用程序的进程。端口号的使用56

端口号主要是区分服务类别和在同一时间进行多个会话FTP文件1(1025)文件2(1026)TCPIP

FTPWWW文件1(21)文件2(21)网页(80)TCPIP

WWW浏览器(1029)TCPIP

主机A服务器B主机C端口号的分类57

端口号是由16位二进制数组成，最大为65535系统端口号又称知名端口号范围是0到1023每个端口号对应固定应用FTP20、21HTTP80对于应用程序，也可自行设定：

HTTP8080用户端口号动态端口号又称注册端口号范围是1024到49151没有明确的定义服务对象又称临时端口号范围是49152到65535系统分配给应用程序使用使用完成后释放这个端口端口号与协议的对应关系58

服务类型端口号传输层协议内

容ftp-data20tcp/udp文件传输协议ftp21tcp文件传输协议ssh22tcp/udpSSH远程登录协议telnet23tcp/udp远程登录协议smtp25tcp简单邮件传输协议dns53tcp/udp域名系统tftp69udp小型文件传输协议http80tcp超文本传输协议pop3110tcp邮局协议snmp161udp简单网络管理协议https443tcp超文本传输安全协议序列号3占用32位不同的数据段按序列号把数据段重新排列序列号（SequenceNumber，32）确认号4占用32位下一个期望收到的段的序列号如果是X确认号（AcknowledgementNumber，32）代表前X-1各收到TCP连接建立与释放N

网络基础目录Contents掌握TCP建立连接过程掌握TCP断开连接过程学习目标1TCP连接建立过程2TCP连接断开过程Internet源端目的端1.TCP连接建立过程63

建立连接三次握手TCP：面向连接的协议释放连接四次挥手请求确认确认延迟或丢失延迟或丢失1.TCP连接建立过程64

三次握手发送端接收端②应答确认seq=300，ack=101①请求建立连接seq=100SYN=1SYN=1，ACK=1③应答确认seq=101，ack=301源端口（16）目标端口（16）序列号（SequenceNumber，32）确认号（AcknowledgementNumber，32）数据偏移TCP报文格式保留字段URGACKPSHRSTSYNFIN窗口大小（16位）校验和（16）紧急指针（16）可选项填充数据SYNACKACK=12.TCP连接断开过程65

四次挥手发送端接收端②确认此方向断开seq=301，ack=102①请求断开连接seq=101FIN=1ACK=1④确认此方向断开seq=102，ack=303源端口（16）目标端口（16）序列号（SequenceNumber，32）确认号（AcknowledgementNumber，32）数据偏移TCP报文格式保留字段URGACKPSHRSTSYNFIN窗口大小（16位）校验和（16）紧急指针（16）可选项填充数据FINACKACK=1③请求断开连接seq=302，ack=102FIN=1UDP协议格式及应用N

网络基础目录Contents了解UDP协议作用理解UDP协议格式了解UDP协议的应用学习目标1UDP协议特点及格式2UDP协议应用1.

UDP协议特点及格式68

UDP全称是用户数据报协议，它是一种面向非连接的协议。UDP不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点。分组传输顺序的检查与排序由应用层完成。实时流多媒体、实时多媒体播放器和游戏、IP电话（VoIP）TCP需要建立连接、需要确认、需要添加20字节的首部UDP不需要建立连接、不需要确认、不保证数据传送到对端2.UDP报文格式69

源端口（16）目标端口（16）长度（16）校验和（16）数据bit0bit31UDP报文格式长度：指出UDP数据段中所包含数据的大小校验和：用来完成对UDP数据的差错检验3.UDP协议应用70

流媒体VOIP游戏实时交流工具UDP协议没有流控、没有拥塞控制，除了校验和，没有差错控制1.面向连接的TCP71

面向连接的会话建立的通信信道是一条逻辑链路主机A主机B路由器A路由器B路由器D路由器C1.源应用程序向目的端请求一个面向连接的通信会话2.两端建立会话3.在逻辑连接上开始数据传输4.传输结束时，信道解除连接TCP:使用顺序控制或重发机制保证数据传输的可靠性流控（流量控制）、拥塞控制、差错控制2.面向无连接的UDP72

面向无连接的服务中，发送方和接收方之间没有建立连接，每个分组含有源地址和目的地址，自行寻址UDP是不具有可靠性的数据包协议如视频、咨询、股票等，用的几乎全都是UDP协议3.两种协议比较73

TCPUDP比较方面协议类型可靠性控制机制发送顺序分组顺序面向连接面向无连接提供可靠传输提供不可靠传输流控、拥塞控制、差错控制无尽量按序到达不一定按序到达不会丢失数据，适合大数据量交换高速传输和实时性有较高要求的通信路由交换技术与应用

IPv4报文格式N网络基础版本（4）版本（version）1表示该数据报所使用的IP协议版本号0100IPv40110IPv6存活时间（TTL）8避免报文在网络中永远存在。TTL（8）最大的生存期为255协议（Protocol）9定义了该报文数据区使用的协议协议（8）协议字段值协议类型1ICMP2IGMP6TCP17UDP89OSPF源、目的IP地址11源IP地址是报文的发送端的地址，

目的IP地址是报文接收端的地址。源IP地址（32）目的IP地址（32）源IP发送端接收端目的IP作业：1、测试题IP地址基础知识N

网络层IP地址基础知识网络层主要利用IP地址完成路由寻址功能。目录Contents掌握IP地址的结构掌握子网掩码的作用掌握网关的作用学习目标1什么是IP地址2子网掩码的作用3网关的作用1.什么是IP地址83

IP地址是主机在Internet上的一个全世界范围内唯一32位标识符IP地址：点分十进制：用4个十进制数表示，中间用圆点隔开100.29.0.201100100000111010000000000000010888832位+++二进制：思考：计算机使用二进制，为什么用十进制表示IP地址呢？2.IP地址结构100.29.0.20517–83808237网络号主机号区号电话号Internet网络1网络2网络3主机1主机2主机3互联网层次结构思考：如何确定网络号呢2、IP地址结构3.子网掩码的作用子网掩码通过将网络号所占二进制位置为1，主机号所占二进制位置为0，然后转换成十进制计算得来的。用来确定IP地址的网络号。Netmask100.29.0.2网络号主机号0110010000011101000000000000001011111111111111110000000000000000255.255.0.0表示方法：

/16前缀表示法计算网络号方法：IP地址与子网掩码与运算011001000001110100000000000000101111111111111111000000000000000001100100000111010000000000000000100.29.0.03.子网掩码的作用应用举例：本网网络号：本网网络号：本网网络号：路由器A路由器B路由器C路由器D目的地址：目的地址：取出目的地址使用设定的子网掩码子网掩码：&网络号：主机A4.网关的作用网关一个网络的出口就称为网关。当一个主机要将数据发送给其他网络的主机时，通常首先将数据发往网关。Gateway路由器网络A……InternetF0F1F0：4、网关的作用分类的IP地址N

网络层目录Contents掌握IP地址的分类掌握每类的网络位数掌握每类网络包含主机数量学习目标1具体分类方式2每类网络所包含主机数量1.具体分类方式90

A类B类C类D类E类字节1字节2字节3字节40网络号主机号10网络号主机号110网络号主机号1110多播地址1111预留第一字节范围000000000111111110000000101111111100000011011111111000001110111111100000111011110~127128~191192~223224~239240~255ABC三类为常用地址D类为多播地址保留为实验科研用

C类2.每类网络所包含主机数量91

IP地址类别网络地址长度子网掩码包含主机数量A类B类C类8位224-2=1677721416位216-2=6553424位28-2=25411111111000000000000000000000000255.0.0.0特殊IP地址及应用N

网络层目录Contents理解特殊IP地址的应用学习目标1网络地址2广播地址3多播地址4环回地址5保留地址1.网络地址94

网络地址包含了一个有效的网络号和一个全“0”的主机号。如：/8主机位全为0，为网络号，因此不能分配给主机使用。AddressClassNetwork004620ABCCB不存在IP地址分类练习1.网络地址96

2.广播地址直接广播（DirectedBroadcasting）包含一个有效的网络号和一个全“1”的主机号，即将IP地址中的主机号部分全部设置为1，如55/24路由器A路由器B路由器C目的地址：55路由器转发直接广播包发送到网络中的所有主机1.网络地址97

2.广播地址有限广播（LimitedBroadcasting）也称受限广播地址，指32位全为“1”的IP地址，即55。用于本网广播，即被限制在本网络之中。路由器A路由器B路由器C目的地址：55路由器隔离有限广播包主机E主机F主机G路由器A主机A主机B主机C主机D发送多播数据包路由器复制多播数据包主机H主机I3.多播地址多播（LimitedBroadcasting）多播（Multicast）也称为组播，D类的IP地址就属于多播地址。4.环回地址环回地址在A类网络中，当网络号部分为127，主机号为任意值时的地址称为环回地址。它主要用于网络软件测试以及本地进程之间的通信。本地主机5.保留地址表示所有不清楚的主机和目的网络C:\>routeprintActiveRoutes:NetworkDestination

NetmaskGatewayInterfaceMetric

5820

1

8820

8820

5555881DefaultGateway:5169.254.*.*使用DHCP无法自动获取地址时，系统自动分配这个网段的地址子网划分N网络层目录Contents了解子网划分的原因掌握子网划分的方法学习目标1为什么要划分子网2子网划分的方法3子网划分举例1.为什么要划分子网103

ABC网络号网络号网络号8位24位16位16位24位8位主机号主机号主机号03方便网络管理和故障诊断02增强系统安全性01有效利用IP地址，改进系统性能子网划分原因2ABC三类网络中主机数11677721465534104

2.子网划分的方法借位：从主机最高位开始借位变为新的子网位，剩余部分仍为主机位，使IP地址的格式变为：16位16位B类IP地址划分子网16位m位n位+=16位主机号网络号网络号子网号主机号网络号主机号16位m位+105

2.子网划分的方法

按照网络数量划分1公式:2n≥N

N代表网络数量

n代表子网位数110000001010100000000001举例：原有网络号192.168.1.0/24，划分成2个网络网络1网络22n≥2n=1000000000000000000000000192.168.1./25网络110000000192.168.1.28/25网络2106

2.子网划分的方法按照主机数量划分2公式:2n-2≥N

N代表主机数量

n代表主机所占位数-2是指减掉主机位全0和全1的两种情况110000001010100000000001举例：原有网络号192.168.1.0/24，其中一个网络包含100台主机2n-2≥100n=7000000000000000000000000192.168.1./2510000000192.168.1.28/25100台主机等长掩码子网划分举例N

网络层108

等长掩码子网划分举例实验室1:50台实验室2:62台实验室3:48台举例：假设一个学校的计算机系，新建了三个实验室，主机数量分别是62台、48台、50台。现给一C类网络地址/24，请将其进行子网划分，分配给这三个实验室使用按照网络数量划分1按照主机数量划分200000000192.168.1.2n≥3n=201000000192.168.1.10000000192.168.1.11000000192.168.1./264/2628/2692/26实验室1实验室2实验室32n-2≥62n=600000000192.168.1.109

等长掩码子网划分举例举例：例1：一个C类网络默认情况下有多少个可供分配的主机地址？例2：一个IP地址为36，子网掩码为40的网络最多可以包含多少台主机？例3：将一个C类网络划分为若干个子网，要求每个子网的主机数量为30台，请写出每个子网的网络地址和广播地址。举例：例4：将一个B类网络划分为4个子网，计算每个子网的网络地址和每个子网可供分配的主机地址个数。和每个子网可供分配的主机地址个数。作业：1、第三章测试题2、预习第四章：看第四章视频并完成所有随堂测试精品在线放课程计算机网络基础常见网络通信设备N

常见网络设备简单网络结构拓扑图交换机无线路由器路由器集线器1.网卡2.集线器/中继器3.交换机/网桥4.路由器/三层交换机5.无线路由器1.网卡（网络适配器）简单网络结构拓扑图交换机无线路由器路由器集线器网卡也称网络适配器整理计算机上发往网络上的数据，并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。有线网卡无线网卡MAC地址：28-29-02-71-E8-192.集线器/中继器简单网络结构拓扑图交换机无线路由器路由器中继器中继器负责在两个节点的物理层上按比特传递信息，完成信号的整形、放大和复制功能，以此来延长网络的长度。发送端发出信号衰减后信号中继器放大调整后信号中继器发送端接收端2.集线器/中继器简单网络结构拓扑图交换机无线路由器路由器集线器集线器集线器（HUB）是带有多个端口的中继器，是一个工作在OSI模型中的物理层设备。通过HUB连接的网络在物理上是星型拓扑结构，在逻辑上是总线型拓扑结构，所有的设备都处于一个冲突域当中。冲突域与广播域

实线为广播域虚线为冲突域集线器交换机路由器如果一个区域中的任意一个节点可以收到该区域中其它节点发出的任何帧，那么该区域为一个冲突域

如果一个区域中的任意一个节点都可以收到该区域中其他节点发出的广播帧，那么该区域为一个广播域。

简单网络结构拓扑图无线路由器路由器集线器交换机交换机/网桥网桥和交换机能够实现一对一的转发方式，它们是局域网的重要组网设备3.交换机/网桥地址表端口物理地址E1120012001111E2120012002222…………主机AMAC：120012001111主机BMAC：120012002222主机BMAC：120012004444主机CMAC：120012003333E1E2E3E4查询地址表从E2发出交换机简单网络结构拓扑图路由器集线器交换机4.无线路由器无线路由器简单网络结构拓扑图无线路由器集线器交换机5.路由器路由器路由器/三层交换机主要用于不同网络间的通信，或者是广域网的通信，根据IP地址选择数据转发的链路路由器三层交换机路由器C路由器B主机B路由器A主机A以太网ATM专线以太网以太网路由器根据IP地址进行路由选择并转发分组精品在线放课程计算机网络基础局域网概念N

局域网(LocalAreaNetwork,简称LAN)，即计算机局部区域网，它是在一个局部的地理范围内(通常网络连接的范围以几千米为限)，将各种计算机、外围设备、数据库等互相连接起来组成的计算机通信网。用途主要在于数据通信与资源共享

构成组件可为PC工作站、网络适配卡、各类线路、网络操作系统及服务器等

局域网的定义1985年，电气电子工程师协会(IEEE)标准委员会发布了LAN标准。以太网在OSI模型的最下两层，也就是数据链路层和物理层上运行。万兆以太网出现70年代80年代90年代以太网产生10M以太网发展成熟共享式转向交换式100M快速以太网92年96年千兆以太网迅速发展2002年以太网的发展精品在线放课程计算机网络基础MAC地址N

MAC地址有48位，它可以转换成12位的十六进制数，这个数分成三组，每组有四个数字，中间以点分开，点分十六进制数24bits24bits48bits供应商代码由供应商分配以太网MAC地址OSI数据链路层（第2层）物理地址，比如以太网MAC地址，用于本地通信。IPv4地址等网络层（第3层）地址为逻辑地址,可以用于不同网络间的通信。以太网MAC地址精品在线放课程计算机网络基础以太网帧结构N

Ethernet_IIDMACSMACLength/TDATA/PADFCSLength/Type值含义Length/T>1500Length/T<=1500代表了该帧的类型代表了该帧的长度802.3662446～1500以太网帧结构精品在线放课程计算机网络基础交换式以太网原理N

交换式以太网常用设备——交换机应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层物理层物理层二层交换机应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层链路层链路层交换式以太网StationAStationB1/11/2SegmentASegmentB交换机有着透明桥相同的特点透明？交换式以太网地址学习转发/过滤避免环路交换机的功能最开始的地址表是空的MAC地址表A：00d0.d001.1111C：00d0.d001.2222B：00d0.d001.3333D：00d0.d001.4444E0E1E2E3地址学习交换机的功能PCA发送一个帧（frame）给C交换机从端口E0学习到A的MAC地址将该帧做“洪泛（flooding）”转发。地址学习MAC地址表A：00d0.d001.1111C：00d0.d001.2222B：00d0.d001.3333D：00d0.d001.4444E0E1E2E3E0：00d0.d001.1111C回应一个帧（frame）给A交换机从端口E2学习到C的MAC地址地址学习MAC地址表A：00d0.d001.1111C：00d0.d001.2222B：00d0.d001.3333D：00d0.d001.4444E0E1E2E3E0：00d0.d001.1111E2：00d0.d001.2222C发送一个帧给A目标地址已经知道,不再“洪泛”发送，直接从E0端口发送出去。转发/过滤MAC地址表A：00d0.d001.1111C：00d0.d001.2222B：00d0.d001.3333D：00d0.d001.4444E0E1E2E3E0：00d0.d001.1111E2：00d0.d001.2222A：00d0.d001.1111C：00d0.d001.2222B：00d0.d001.3333D：00d0.d001.4444E0E1E2E3E0:00d0.d001.1111E2:00d0.d001.2222E1:00d0.d001.3333E3:00d0.d001.4444MACaddresstableD发送一个广播或组播帧，交换机将广播或组播帧“泛洪”转发给其他所有端口（不包括进来的那个端口)。广播、组播和目的MAC地址未知帧的转发转发/过滤流程作业：1、第四章测试题2、预习第五章：看第五章视频并完成所有随堂测试生成树协议STP目录Contents理解环路的危害理解STP运行过程了解STP的端口状态学习目标1环路的危害2STP的作用3STP的运行过程4STP的端口状态环路产生原因trunktrunk单星型拓扑双星型拓扑解决方法容易出现单点故障，可靠性较差。可靠性较高hostXRouterY环路产生原因冗余的设计又会带来环路存在单点故障广播风暴帧的重复复制MAC地址表漂移环路的危害hostXRouterYBroadcastSwitchASwitchBHostX发送一个广播帧广播风暴hostXRouterYBroadcastSwitchASwitchBHostX发送一个广播帧广播风暴hostXRouterYBroadcast交换机不断的转发该广播帧SwitchASwitchB广播风暴hostXRouterYUnicastSwitchASwitchBHostX发送一个单播帧到RouterY任何一台交换机都没有学到过RouterY的MAC地址数据帧的重复复制hostXRouterY

UnicastSwitchASwitchBUnicastUnicastRouterY将收到两个完全一样的重复帧数据帧的重复复制洪泛hostXRouterYUnicastSwitchASwitchBPort0Port1Port0Port1HostX发送一个单播帧到RouterY任何一台交换机都没有学到过X的MAC地址SwitchA和B从各自的port0学到X的MAC地址地址漂移目的MAC地址目的端口00-0D-56-BF-88-10Port000-0D-56-BF-88-10目的MAC地址目的端口00-0D-56-BF-88-10Port0hostXRouterYSwitchASwitchBPort0Port1Port0Port1SwitchA和B错误的从port1学到X的MAC地址地址漂移目的MAC地址目的端口00-0D-56-BF-88-10Port1目的MAC地址目的端口00-0D-56-BF-88-10Port1环路问题的解决方法面对这么多的环路，怎么办？hostWorkstationsLoopLoopLoopBroadcast生成树协议能够发现并自动消除冗余网络拓扑中的环路。Blockx环路解决方法:生成树协议

目录Contents理解环路的危害理解STP运行过程了解STP的端口状态学习目标1环路的危害2STP的作用3STP的运行过程4STP的端口状态SWASWCSWBSTP通过阻塞端口来消除环路，并能够实现链路备份的目的。STP的作用

链路备份消除环路STP通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的环路。当活动路径发生故障时，激活备份链路，及时恢复网络连通性。SWASTP的作用

目录Contents理解环路的危害理解STP运行过程了解STP的端口状态学习目标1环路的危害2STP的作用3STP的运行过程4STP的端口状态x指定端口Rootport(F)AlternatePort(B)RootbridgeNonrootbridge100baseT

10baseT选出一个根桥Root（rootbridge）在非根网桥上选出根端口RP（rootport)在一个链路上选出指定端口DP（designatedport）未成为指定端口或根端口的端口为预备端口AP（AlternatePort），被阻塞。AB指定端口根桥根端口非根桥预备端口designatedport(F)designatedport(F)生成树协议原理STP中根桥的选举依据的是桥ID，值小者优先。选举根桥RootBridge1、32768.00e0-fc41-4259桥ID：桥ID：桥优先级和48位的MAC地址构成生成树基本计算过程－选举根交换机LANESWALANALANBLANCSWBSWCLAND32768.00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9RootBridge生成树基本计算过程－选举根交换机010203每个非根桥上有且只有一个根端口POINT该端口的根路径开销对端的BID对端PIDPortID和本端

PID选举根端口RP2、根端口是非根交换机去往根桥路径最优的端口。生成树基本计算过程－选举非根交换机的根端口SWALANBSWBSWC32768.

00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9RootPortRootPortLANAG0/0/0G0/0/0E0/0/1G0/0/1G0/0/0E0/0/1RootBridge44100生成树基本计算过程－选举非根交换机的根端口100Root交换机

B交换机C

100缺省优先级32768MAC0c0011111111

缺省优先级32768

MAC0c0022222222100100交换机

Aport0port1RootPort生成树基本计算过程－选举非根交换机的根端口010203每个网段上有且只有一个指定端口POINT该端口的根路径开销所在桥的BID端口的

PID3、选举指定端口DesignatedPort指定端口是交换机向所连网段转发配置BPDU的端口。生成树基本计算过程－选举网段的指定端口SWASWBSWC32768.

00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9RootPortRootPortG0/0/0G0/0/0E0/0/1G0/0/1G0/0/0E0/0/1RootBridgeLANALANBLANA的指定端口LANB的指定端口LANDLANELANCLANC的指定端口生成树基本计算过程－选举网段的指定端口4、阻塞预备端口AlternatePort预备端口是指既不是根端口，也不是指定端口的端口。SWASWBSWC32768.

00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9RootPortRootPortG0/0/0G0/0/0E0/0/1G0/0/1G0/0/0E0/0/1RootBridgeLANALANBLANA的指定端口LANB的指定端口LANDLANELANCLANC的指定端口Alternate端口生成树基本计算过程－阻塞预备端口2143选根桥选RP选ＤP阻塞ＡＰ回顾目录Contents理解环路的危害理解STP运行过程了解STP的端口状态学习目标1环路的危害2STP的作用3STP的运行过程4STP的端口状态根端口指定端口预备端口RootPort是所在交换机上离根交换机最近的端口，处于转发状态。DesignatedPort转发所连接的网段发往根交换机方向的数据和从根交换机方向发往所连接的网段的数据。AlternatePort不向所连网段转发任何数据。交换机端口角色五元图表不转发数据帧，不学习MAC地址表，不接收不处理BPDU，不发送BPDUDisable未启用不转发数据帧，不学习MAC地址表，接收并处理BPDU，不向外发送BPDU。Blocking阻塞状态不转发数据帧不学习MAC地址表，接收并发送BPDUListening侦听状态不转发数据帧但是学习MAC地址表，接收并发送BPDULearning学习状态正常转发数据帧学习MAC地址表，接收并发送BPDUForwarding转发状态端口状态可能的临时环路新预备端口

暂未停止转发SWALANALANBLANCSWBSWCLANDRootE0/1预备端口根端口E0/1E0/2SWD新Root指定端口E0/2新指定端口新根端口解决临时环路的方法是：在一个端口从不转发状态进入转发状态之前（例如SWD的E0/2端口），需要等待一个足够长的时间（一般为2个转发延时30S），以使需要进入不转发状态的端口有足够时间完成生成树计算，并进入不转发状态。LearningDisabledForwarding1Blocking44343555521端口初始化或使能;2端口被选为根端口或指定端口。3forwarddelay计时器超时。4端口不再是根端口或指定端口。5端口禁用或链路失效。Listening五元图表端口状态转换例题：写出生成树协议的工作过程，根据下图选出根交换机、根端口、指定端口和阻塞端口。作业：1、第五章测试题2、预习第六章：看第六章视频并完成所有随堂测试N

网络基础

虚拟局域网VLAN目录Contents理解VLAN的概念理解TCP/IP数据封装过程理解TCP/IP数据解封装过程学习目标1VLAN概述2VLAN的划分3VLAN的链路类型4VLAN的端口类型传统以太网随着主机数量的增加，共享网络中的冲突会越来越严重，交换网络中的广播也会越来越多。虚拟局域网的产生

交换以太网冲突域广播域用户：我不想收到C的广播报文管理员：B不能访问ACBA虚拟局域网的产生

虚拟局域网定义

VirtualLocalAreaNetwork虚拟局域网VLAN是一种将局域网内的设备逻辑地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的技术。VLAN能够隔离广播域。VLAN内的主机间可以直接通信，而VLAN间不能直接互通。VLAN1VLAN2虚拟局域网特性

1、控制不必要的广播报文的扩散VLAN1VLAN2虚拟局域网的优势未划分VLAN时：划分VLAN后：人事部财务部交换机交换机交换机交换机2、增加了安全性VLAN1VLAN2虚拟局域网的优势目录Contents理解VLAN的概念理解TCP/IP数据封装过程理解TCP/IP数据解封装过程学习目标1VLAN概述2VLAN的划分3VLAN的链路类型4VLAN的端口类型五元图表MAC:基于MAC的VLAN端口IP组合基于IP子网的VLAN基于端口的VLAN:基于协议的VLAN协议基于策略的VLANVLAN的划分方式基于端口划分VLANVLAN信息表Port4Port2Port1Port3主机C主机A主机B主机DVLAN10VLAN10Port1VLAN20Port2Port3VLAN20VLAN30VLAN30Port4优点：定义成员简单。 缺点：成员移动需重新配置VLAN。基于MAC地址划分VLANVLAN信息表Port4Port2Port1Port3主机C主机A主机B主机DVLAN10VLAN10A的MACVLAN20B的MACC的MACVLAN20VLAN30VLAN30D的MAC优点：当终端用户的物理位置发生改变，不需要重新配置VLAN。提高了终端用户的安全性和接入的灵活性。 缺点：只适用于网卡不经常更换、网络环境较简单的场景中。另外，还需要预先定义网络中所有成员。基于IP网段划分VLANVLAN信息表Port4Port2Port1Port3主机CIP:主机AIP：主机BIP:主机DIP:VLAN10VLAN101.1.1.*VLAN202.2.2.*3.3.3.*VLAN20VLAN30VLAN304.4.4.*优点：将指定网段或IP地址发出的报文在指定的VLAN中传输，减轻了网络管理者的任务量，且有利于管理。

缺点：网络中的用户分布需要有规律，且多个用户在同一个网段。基于协议划分VLANVLAN信息表Port4Port2Port1Port3主机C

IPX协议主机A运行IP协议主机B运行IPX协议主机D运行IP协议VLAN10VLAN10IP协议VLAN20IPX协议VLAN20VLAN10VLAN30VLAN信息表VLAN10VLAN20VLAN30IP1+MAC1IP2+MAC2+Port2IP3+MAC3+Port3…IP4+MAC4+Port4…IP3,MAC3IP1,MAC1IP2,MAC2IP4,MAC4Port4Port2Port1Port3基于策略划分VLAN目录Contents理解VLAN的概念理解TCP/IP数据封装过程理解TCP/IP数据解封装过程学习目标1VLAN概述2VLAN的划分3VLAN的原理4VLAN的链路类型5VLAN的端口类型VLAN的原理单机VLANVLAN生成的逻辑上的交换机是互不相通的。因此，在交换机上设置VLAN后，如果未做其他处理，VLAN间是无法通行的单机VLAN的工作原理1234市场部财务部交换机vlan10vlan20aaabbbcccdddTObbbVlan10p1p2Vlan20p3p4VLAN的原理跨交换机VLAN跨交换机VLAN的工作跨交换机VLAN的工作12341234交换机1交换机2市场部市场部财务部财务部55vlan10vlan10vlan20vlan20vlan10vlan20AAAAAAAATT报文报文v10报文Vlanuntagtag10p1,p2p520p3,p4p5Vlanuntagtag10p1,p2p520p3,p4p5目录Contents理解VLAN的概念理解TCP/IP数据封装过程理解TCP/IP数据解封装过程学习目标1VLAN概述2VLAN的划分4VLAN的链路类型5VLAN的端口类型3VLAN的工作原理二元图表干道链路接入链路Trunk交换机与交换机之间的链路为干线链路Access用户主机和交换机之间的链路为接入链路VLAN的链路类型VLAN的链路类型TrunkVLAN3VLAN2TrunkTrunk用户主机和交换机之间的链路为接入链路VLAN的链路类型二元图表干道链路接入链路Trunk交换机与交换机之间的链路为干线链路Access用户主机和交换机之间的链路为接入链路VLAN的链路类型VLAN的链路类型TrunkAccessVLAN3VLAN2TrunkTrunkAccessAccessAccessAccess用户主机和交换机之间的链路为接入链路交换机与交换机之间的链路为干线链路VLAN的链路类型目录Contents理解VLAN的概念理解TCP/IP数据封装过程理解TCP/IP数据解封装过程学习目标1VLAN概述2VLAN的划分3VLAN的链路类型4VLAN的端口类型二元图表01PVID表示端口在缺省情况下所属的VLAN。02缺省情况下，交换机每个端口的PVID是1。.PVIDPVID：PortVLANID

PVID1PVID2PVID2PVID3PVID3PVID1SWASWB主机A主机C主机B主机DVLAN2VLAN2VLAN3VLAN3PVIDPage203VLAN标签介绍DASATYPEDATAFCSSAFCSDATATYPETAGDAUntaggedframeTaggedframePRIVLANID（12b）CFI0x8100TPIDTCI6B6B2B64-1500B4B6B6B2B64-1500B4B4B2B2B主机A主机C主机BG0/0/1G0/0/2G0/0/3端口类型–AccessAccesssAccesssAccesssAccess端口是交换机上用来连接用户主机的端口，它只能连接接入链路，并且只能允许唯一的VLAN通过本端口。二元图表Access端口Access端口在收到数据后会添加VLANTag，VLANID和端口的PVID相同。接收端口类型–Access主机A主机C主机BUntagPVID10PVID10PVID20FrameG0/0/1G0/0/2G0/0/3端口类型–AccessAccesssAccesssAccesss10二元图表Access端口Access端口在收到数据后会添加VLANTag，VLANID和端口的PVID相同。接收Access端口在转发数据前会移除VLANTag。发送端口类型–Access主机A主机C主机BPVID10PVID10PVID20FrameG0/0/1G0/0/2G0/0/3端口类型–AccessAccesssAccesssAccesss10端口类型–Access[Quidway-2-GigabitEthernet2/0/2]displaythis#interfaceGigabitEthernet2/0/2

portlink-typeaccessportdefaultvlan2#return端口默认VLAN为2,Untagged帧添加VLAN2后再转发Access端口，一般用于连接主机端口类型–TrunkTrunk端口是交换机上用来和其他交换机连接的端口，它只能连接干道链路。Trunk端口允许多个VLAN的帧（带Tag标记）通过。主机A主机C主机B主机DSWASWBPVID1PVID20PVID1PVID20Allow-pass:vlan1、20PVID：1端口类型–TrunkAllow-pass:vlan1、20PVID：1Trunk端口是交换机上用来和其他交换机连接的端口，它只能连接干道链路。Trunk端口允许多个VLAN的帧（带Tag标记）通过。二元图表发送该帧的VLANID在Trunk的允许发送列表中：若与端口的PVID相同时，则剥离Tag发送；若与端口的PVID不同时，则直接发送。端口类型–TrunkTrunk端口Allow-pass:vlan1、20PVID：1主机A主机C主机B主机DUntaggedFrame20UntaggedSWASWBPVID1PVID20PVID1PVID20端口类型–TrunkAllow-pass:vlan1、20PVID：1Untagged二元图表接收发送该帧的VLANID在Trunk的允许发送列表中：若与端口的PVID相同时，则剥离Tag发送；若与端口的PVID不同时，则直接发送。当Trunk端口收到帧时，如果该帧不包含Tag，将打上端口的PVID；如果该帧包含Tag，则不改变，然后判断是否在允许列表中端口类型–TrunkTrunk端口主机A主机C主机B主机DSWASWBUntaggedUntaggedPVID1PVID20PVID1PVID20Allow-pass:vlan1、20PVID：1端口类型–TrunkAllow-pass:vlan1、20PVID：1Untagged1Frame20端口类型–Trunk[Quidway-GigabitEthernet2/0/3]displaythis#interfaceGigabitEthernet2/0/3portlink-typetrunkporttrunkpvidvlan3porttrunkallow-passvlan5100undonegotiationautospeed100#return端口为trunk类型允许多个VLAN通过为untagged报文加上默认VLAN总结Accessport一个Accessport只允许一个VLAN的数据帧通过Access端口发送不带标签的报文一般与pc、server相连时使用缺省所有端口都包含在vlan1中总结TrunkPorts一个Trunkports允许多个VLAN数据帧通过Trunkports通过发送带标签的报文来区别