數(shù)據(jù)基礎(chǔ)知識ppt課件

1、 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)根底20222022年年1 1月月2929日日1 網(wǎng)絡(luò)層次網(wǎng)絡(luò)層次n 局域網(wǎng)的地域范圍普通只需幾公里n 傳輸介質(zhì)：網(wǎng)線局域網(wǎng)局域網(wǎng)城域網(wǎng)城域網(wǎng)n 地域范圍從幾公里至幾百公里n 數(shù)據(jù)傳輸速率可以從幾Kbit/s到幾Gbit/sn 傳輸介質(zhì)：光纖n WAN覆蓋范圍幾百公里至幾千公里n WAN分類：綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)：ISDN 數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)：DDNn 幀中繼：Frame Relay 異步傳輸方式：ATM廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)1.1 網(wǎng)絡(luò)拓樸網(wǎng)絡(luò)拓樸星型網(wǎng)樹型網(wǎng)網(wǎng)孔型網(wǎng)環(huán)型網(wǎng)總線型網(wǎng)復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)1.2 1.2 常見國際規(guī)范化組織常見國際規(guī)范化組織 國際規(guī)范化組織ISO國際電信聯(lián)盟ITU電子電器工程師協(xié)會IEE

2、E美國國家規(guī)范局ANSI電子工業(yè)協(xié)會EIA / TIAInternet工程義務(wù)組 IETF INTERNET架構(gòu)委員會IABInternet上的IP地址編號機構(gòu)(IANA)2 TCP/IP與與OSI參考模型比較參考模型比較 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸主機間數(shù)據(jù)傳輸2.1 常見常見TCP/IP協(xié)議棧協(xié)議棧 n鏈路層協(xié)議包括：以太網(wǎng)協(xié)議、PPP協(xié)議、幀中繼協(xié)議、ATM等；n網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包括IP協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議，ICMP協(xié)議Internet互連網(wǎng)控制報文協(xié)議，ARP/RARP地址解析/反向地址解析協(xié)議，以及IGMP協(xié)議Internet組管理協(xié)議；n傳輸層協(xié)議：TCP傳輸控制協(xié)議/提供可靠效力和UDP用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議/提供

3、不可靠但高效效力；n運用層：遠程登錄Telnet、文件傳輸協(xié)議FTP、簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP、簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP。 2.2 TCP/IP協(xié)議棧協(xié)議棧 2.3 OSI2.3 OSI模型層次間的關(guān)系模型層次間的關(guān)系對等層通訊/對等層一樣協(xié)議傳輸層傳輸層 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 物理層物理層 會話層會話層表示層表示層 運用層運用層 DataBitsFramePacketSegmentData傳輸層傳輸層 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 物理層物理層 會話層會話層 表示層表示層 運用層運用層 Data上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)TCP HeaderIP HeaderLLC

4、Header0101110101001000010MAC HeaderSegment數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段Packet數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包Bits比特流比特流Frame數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀Data 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)FCSFCS2.4 2.4 數(shù)據(jù)封裝流程數(shù)據(jù)封裝流程傳輸層傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層表示層表示層運用層運用層會話層會話層上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)LLC Hdr + IP + TCP + 上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)MAC HeaderIP + TCP + 上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)LLC HeaderTCP+ 上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)IP Header上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)TCP Head

5、er0101110101001000010傳輸層傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層表示層表示層運用層運用層會話層會話層2.5 2.5 數(shù)據(jù)解封裝流程數(shù)據(jù)解封裝流程集線器集線器主機主機10Base2以太細纜10Base5以太粗纜10BaseT雙絞線3 3 物理層物理層n 一切的設(shè)備都處于同一個沖突域n 沖突域：銜接在同一導(dǎo)線上的一切任務(wù)站的集合，或者說是同一物理網(wǎng)段上一切節(jié)點的集合或以太網(wǎng)上競爭同一帶寬的節(jié)點集合任何一臺主機發(fā)出的報文都會被同一沖突域中的一切其它機器接納到終端越多，意味著沖突的時機就會越多，所以需求啟用CSMA/CD載波監(jiān)聽多址訪問/沖突檢測3.1 3.1 沖突域

6、沖突域數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源源MACFCS長度長度目的目的MAC可變長度域可變長度域266400.d0.d0 00-19-C6 xx.xx.xx后后24位由廠位由廠商自行分配商自行分配前前2424位由位由IEEE IEEE 分配的廠商代碼分配的廠商代碼MAC 層層 - 802.3 Ethernet幀幀前導(dǎo)符前導(dǎo)符Ethernet II 封裝封裝類型在此域運用類型在此域運用 “類型類型MAC Address8# 字節(jié)字節(jié)4 4 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層留意：1.一切MAC地址在同一個局域網(wǎng)中都必需是獨一的。 2.具有一樣MAC地址的2臺設(shè)備不能在同一廣播域中。4.1 二層交換原理二層交換原理n二層交換技術(shù)可以識

7、別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息，根據(jù)MAC地址進展轉(zhuǎn)發(fā)，并將這些MAC地址與對應(yīng)的端口記錄在本人內(nèi)部的一個MAC地址表中。n任務(wù)流程：n當交換設(shè)備從某個端口收到一個數(shù)據(jù)包，首先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的設(shè)備是連在哪個端口上的。n讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應(yīng)的端口； n如表中找不到相應(yīng)的端口那么把數(shù)據(jù)包廣播到除源端口外的一切端口上，稱作“Flooding泛洪。4.2 二層交換原理細節(jié)二層交換原理細節(jié)nMAC地址學(xué)習(xí)是對數(shù)據(jù)幀的源MAC地址進展學(xué)習(xí)，而不是目的MAC地址nMAC地址學(xué)習(xí)只學(xué)習(xí)單播地址，對于廣播和組播地址不進展學(xué)習(xí)4.3 單播、組播和廣播單播

8、、組播和廣播nIP網(wǎng)絡(luò)三種根本通訊方式：單播、廣播、組播 n單播是一種點到點的通訊方式，它要求在發(fā)送者和每一接納者之間實現(xiàn)點對點網(wǎng)絡(luò)銜接。n廣播是一種點到一切點的通訊，假設(shè)在IP子網(wǎng)內(nèi)廣播數(shù)據(jù)包，不論子網(wǎng)內(nèi)部主機能否情愿接納該數(shù)據(jù)包，一切在子網(wǎng)內(nèi)部的主機都將收到這些數(shù)據(jù)包。廣播的運用范圍非常小，只在本地子網(wǎng)內(nèi)有效，經(jīng)過路由器和交換機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制廣播傳輸。n組播介于單播和廣播之間，屬于點對多點通訊方式。當主機向一組主機發(fā)送信息，存在于某個組的一切主機都可以接納到信息。n廣播和組播都能實現(xiàn)點到多點的通訊，但是二者還是存在顯著區(qū)別的：廣播方式時主機是被動的接納者，而組播方式那么需求主機有選擇的權(quán)益，

9、只需當主機參與組時，組播數(shù)據(jù)才會發(fā)給主機。Memory交換機交換機4.5 4.5 交換機任務(wù)原理交換機任務(wù)原理二層交換機任務(wù)在數(shù)據(jù)鏈路層，每個端口可以看成是一根單獨的總線，銜接的網(wǎng)段就是一個單獨的沖突域，一切的網(wǎng)段處于同一個廣播域；廣播域：廣播包可以覆蓋的區(qū)域，一切可以接納其他廣播的節(jié)點屬于同一個廣播域 5 5 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層n網(wǎng)絡(luò)層主要是路由、尋徑功能，提供主機到主機的銜接功能。網(wǎng)絡(luò)層有IP (網(wǎng)際協(xié)議)、ICMPInternet互連網(wǎng)控制報文協(xié)議、ARP地址解析協(xié)議和RARP反向地址解析協(xié)議。nIP同時被TCP和UDP運用，處于OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層。 nICMPInternet互連網(wǎng)控制報

10、文協(xié)議是IP協(xié)議的附屬協(xié)議，主要被用來與其他主機或路由器交換錯誤報文和其他重要信息。運用程序ping和traceroute，都運用了ICMP協(xié)議。nARP地址解析協(xié)議和RARP反向地址解析協(xié)議是某些網(wǎng)絡(luò)接口如以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)運用的特殊協(xié)議，用來轉(zhuǎn)換IP層和網(wǎng)絡(luò)接口層運用的地址。5.1 ARP任務(wù)機制任務(wù)機制nARP協(xié)議實現(xiàn)IP向MAC地址的映射。nARP過程如下：ARP發(fā)送一份稱作ARP懇求的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀給以太網(wǎng)上的每個主機。這個過程稱作廣播，ARP懇求數(shù)據(jù)幀中包含目的主機的IP地址，其意思是“假設(shè)他是這個IP地址的擁有者，請回答他的硬件地址。n銜接到同一LAN的一切主機都接納并處置ARP廣播

11、，目的主機的ARP層收到這份廣播報文后，根據(jù)目的IP地址判別出這是發(fā)送端在尋問它的MAC地址。于是發(fā)送一個單播ARP應(yīng)對。這個ARP應(yīng)對包含IP地址及對應(yīng)的硬件地址。收到ARP應(yīng)對后，發(fā)送端就知道接納端的MAC地址了。 n每個主機上都有一個ARP高速緩存。存放了最近IP地址到硬件地址之間的映射記錄。當主機查找某個IP地址與MAC地址的對應(yīng)關(guān)系時首先在本機的ARP緩存表中查找，只需在找不到時才進展ARP廣播。5.2 三層設(shè)備三層設(shè)備n路由器路由器 和三層交換機和三層交換機n路由器：劃分廣播域，路由器的接口做為子網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，路由器：劃分廣播域，路由器的接口做為子網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，路由器的兩個端口在不同網(wǎng)段，

12、起到了隔離廣播域的路由器的兩個端口在不同網(wǎng)段，起到了隔離廣播域的作用，實現(xiàn)跨廣播域之間的通訊。軟件式查找轉(zhuǎn)發(fā)方作用，實現(xiàn)跨廣播域之間的通訊。軟件式查找轉(zhuǎn)發(fā)方式是瓶頸。式是瓶頸。 n三層交換機：不僅具備了路由器的功能，而且還提高三層交換機：不僅具備了路由器的功能，而且還提高了二層交換機的才干。了二層交換機的才干。 SADAHDRDATA6 IPv46 IPv4地址引見地址引見nIP地址獨一標識一臺網(wǎng)

13、絡(luò)設(shè)備n點分十進制表示n同一個路由器的不同接口必需配置不同網(wǎng)段的IP地址n相鄰路由器的對接端口的IP地址必需是在同一網(wǎng)段內(nèi)的不同地址6.1 6.1 網(wǎng)絡(luò)地址與主機地址網(wǎng)絡(luò)地址與主機地址018172.161212NetworkHost.Fei_1/1Fei_1/21Class A:Bits:0Network8bitHost8 916 1724 2532Range (1-126)1Class B:Bits:10 Network(16bit

14、) Host8 916 1724 2532Range (128-191)1Class C:Bits:110 Network(24bit) Host8 916 17242532Range (192-223)1Class D:Bits:1110組播組播8 916 17242532Range (224-239)6.2 IP6.2 IP地址分類地址分類1Class E:Bits:111108 916 17242532Range (240-255)保管地址保管地址6.3 6.3 非主機非主機IPIP地址地址私有地址：55

15、5555 用于廣播而非主機主機地址全1用于指定網(wǎng)絡(luò)本身而非主機，稱之為網(wǎng)絡(luò)地址或者網(wǎng)絡(luò)號主機地址全0指本地節(jié)點(普通為)，用于測試網(wǎng)卡及TCP/IP軟件網(wǎng)絡(luò)用途用途地址地址 111111116.4 6.4 可用主機地址數(shù)量計算可用主機地址數(shù)量計算 172 16 0 0 10101100 00010000 00000000 0000000016151413121110 987654321NetworkHost 00000000 00000001 11111111 11111111 11111111 1111111

16、0. 00000000 00000011 11111101123655346553565536-.265534N2N-2 = 216-2 = 655342的N次方得出的是這個網(wǎng)段中IP地址的數(shù)量，主機位全為0和主機位全為1的網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址不可以被分配給主機運用，所以要將這2個地址減掉，得到的即是本網(wǎng)段可包容的主機數(shù)量。 6.5 6.5 自然掩碼編址自然掩碼編址172160025525500IP 地址地址缺省掩碼缺省掩碼網(wǎng)絡(luò)位網(wǎng)絡(luò)位主機位主機位也可寫作也可寫作 “/16 其中其中16表示掩碼的位數(shù)表示掩碼的位數(shù) 11111111 111111110000000000000000網(wǎng)絡(luò)位網(wǎng)絡(luò)位主

17、機位主機位很多情況下，特別是對于A類與B類網(wǎng)絡(luò)，沒有子網(wǎng)劃分的網(wǎng)絡(luò)對地址空間的利用是不經(jīng)濟的，而過多的主機處在一個廣播域中會嚴重影響網(wǎng)絡(luò)和主機的性能。 7 7 帶子網(wǎng)劃分編址帶子網(wǎng)劃分編址n在有子網(wǎng)的編址中，主機位可以被細分為子網(wǎng)位與主機位。劃分出來了不同的子網(wǎng)，即劃分出了不同的邏輯網(wǎng)絡(luò)。這些不同網(wǎng)絡(luò)之間的通訊經(jīng)過路由器來完成，也就是說將原來一個大的廣播域劃分成了多個小的廣播域。n網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運用子網(wǎng)掩碼確定哪些部分為網(wǎng)絡(luò)位，哪些部分為子網(wǎng)位，哪些部分為主機位。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)本身配置的IP地址與子網(wǎng)掩碼，可以識別出一個IP數(shù)據(jù)包的目的地址能否與本人處在同一子網(wǎng)，或處在同一主類網(wǎng)絡(luò)但處于不同子網(wǎng)，或處

18、于不同的主類網(wǎng)絡(luò)。n在有子網(wǎng)的編址中，主機位可以被細分為子網(wǎng)位與主機位。7.1 7.1 帶子網(wǎng)劃分編址舉例帶子網(wǎng)劃分編址舉例16網(wǎng)絡(luò)位網(wǎng)絡(luò)位主機位主機位60 17220101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000000000000000000000000010子網(wǎng)位子網(wǎng)位網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)地址1281922242402482522542557.2 7.2 帶子網(wǎng)劃分編址舉例帶子網(wǎng)劃分編址舉例2 2161722160101011000001000010100

19、00000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst6092417.3 7.3 地址計算例如地址計算例如1010110011111111000100001111111111111111101000001100000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst6092121617221607.3 7.3 地址計算例如地址計算例如101011001111111100010000111111111111111110100000110000

20、0000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609212377.3 7.3 地址計算例如地址計算例如161722160101011001111111100010000111111111111111110100000110000001000000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609212347.3 7.3 地址計算例如地址計算例如1617221601010110011111111000100001111111111

21、1111111010000011000000100000000000001010111111HostMaskSubnetBroadcastLastFirst60921234567.3 7.3 地址計算例如地址計算例如1617221601010110011111111000100001111111111111111101000001100000010000000000000101011111110000001HostMaskSubnetBroadcastLastFirst60921234561621607

22、.3 7.3 地址計算例如地址計算例如1617221607.3 7.3 地址計算例如地址計算例如101011001111111100010000111111111111111110100000110000001000000000000010101111111000000110111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609212345671617221607.3 7.3 地址計算例如地址計算例如1010110011111111101011000001000011111111000100001111111100000

23、0101010000011000000100000000000001010101100000100000000001010111111101011000001000000000010 1000000110101100000100000000001010111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst6092123456781617221607.3 7.3 地址計算例如地址計算例如10101100111111111010110000010000111111110001000011111111000000101010000011000000100000000000001010101100000100000000001010111111101011000001000000000010 1000000110101100000100000000001010111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst6092289129901234567891617221607.4 7.4 子網(wǎng)掩碼練習(xí)子網(wǎng)掩碼練習(xí)AddressSubnet MaskCla