A-互連網(wǎng)概念綜述

1、 第一章互連網(wǎng)概念Evan.wu本章目標(biāo)本章目標(biāo)通過本章的學(xué)習(xí)，您應(yīng)該掌握以下內(nèi)容:描述數(shù)據(jù)包在源和目標(biāo)設(shè)備間的傳送過程清楚集線器、交換機(jī)和路由器在網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧凸δ?；懂得在什么情況下該用什么樣的設(shè)備根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求選擇恰當(dāng)?shù)腃isco設(shè)備網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)OSI的基礎(chǔ)了解(深入理解）什么是網(wǎng)絡(luò)什么是網(wǎng)絡(luò)? 能交換信息的兩臺設(shè)備組成了最簡單的網(wǎng)絡(luò)! 網(wǎng)際互連模型網(wǎng)際互連模型 OSI的概念 Open System Interconnect開放系統(tǒng)互連參考模型，是由ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）定義的。 OSI模型的目的 規(guī)范不同系統(tǒng)的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn) 提供不同廠商間的接口標(biāo)準(zhǔn) OSI模型分為七層 OSI把網(wǎng)絡(luò)按照層次分

2、為七層，由下到上分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層。網(wǎng)絡(luò)分層和優(yōu)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分層和優(yōu)點(diǎn)layer：描述了所有需求的有效的通訊過程，并把這些過程邏輯上的組叫做層分層的優(yōu)點(diǎn)：各層間相互獨(dú)立.把復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)操作分成低復(fù)雜性單元靈活性好.某一層變化不會影響到別層，設(shè)計者可專心設(shè)計和開發(fā)模塊功能。促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作(多廠商的設(shè)計與研發(fā))1.定義了用于即插即用兼容性的標(biāo)準(zhǔn)接口，使網(wǎng)絡(luò)易于維護(hù)和實現(xiàn)OSIOSI參考模型體系結(jié)構(gòu)參考模型體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)OSI模型每層都有自己的功能集；層與層之間相互獨(dú)立又相互依靠；上層依賴于下層，下層為上層提供服務(wù)4.傳輸層傳輸層 2.數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層

3、網(wǎng)絡(luò)層1.物理層物理層5.會話層會話層 6.表示層表示層面向用戶應(yīng)用面向數(shù)據(jù)傳輸 7.應(yīng)用層應(yīng)用層OSIOSI參考模型參考模型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的過程是按照OSI參考模型的層次結(jié)構(gòu)運(yùn)動的5.會話層會話層 6.表示層表示層 7.應(yīng)用層應(yīng)用層4.傳輸層傳輸層2.數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層1.物理層物理層4.傳輸層傳輸層2.數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層1.物理層物理層5.會話層會話層 6.表示層表示層 7.應(yīng)用層應(yīng)用層數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)3.網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層應(yīng)用層應(yīng)用層的作用為應(yīng)用軟件提供接口，使應(yīng)用程序能夠使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)常見的應(yīng)用層協(xié)議http、ftp、smtp、pop3、telnet、dns等應(yīng)用層用戶L7

4、數(shù)據(jù)到表示層FTP應(yīng)用層用戶L7數(shù)據(jù)到表示層FTP表示層表示層表示層的作用數(shù)據(jù)的解碼和編碼 數(shù)據(jù)的加密和解密 數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮L7數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的編碼、加密和壓縮表示層從應(yīng)用層H6L6數(shù)據(jù)到會話層L7數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的解碼、解密和解壓表示層到應(yīng)用層H6L6數(shù)據(jù)從會話層會話層會話層會話層的作用建立、維護(hù)、管理應(yīng)用程序之間的會話。功能對話控制同步L6數(shù)據(jù)會話層從表示層synL5數(shù)據(jù)到傳輸層synsyn H5L6數(shù)據(jù)會話層到表示層synL5數(shù)據(jù)從傳輸層synsyn H5傳輸層傳輸層傳輸層的作用負(fù)責(zé)建立端到端的連接，保證報文在端到端之間的傳輸傳輸層的功能服務(wù)點(diǎn)編址、分段與重組、連接控制、流量控制、差錯控制L5數(shù)據(jù)

5、傳輸層從會話層H4L4數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)層H4H4L4數(shù)據(jù)L4數(shù)據(jù)L5數(shù)據(jù)傳輸層到會話層H4L4數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)層H4H4L4數(shù)據(jù)L4數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層的作用負(fù)責(zé)將分組數(shù)據(jù)從源端傳輸?shù)侥康亩司W(wǎng)絡(luò)層功能為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供邏輯地址進(jìn)行路由選擇、分組轉(zhuǎn)發(fā)L4數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層從傳輸層H3包L3數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)鏈路層L4數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層到傳輸層H3包L3數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的作用為網(wǎng)絡(luò)層提供透明和可靠的傳輸服務(wù)，在不可靠的物理鏈路上，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)數(shù)據(jù)鏈路層的功能組幀、物理編址、流量控制、差錯控制、接入控制L3數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層從網(wǎng)絡(luò)層H2T2幀L2數(shù)據(jù)到物理層L3數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層到網(wǎng)絡(luò)層H2T2幀L2數(shù)據(jù)

6、從物理層物理層物理層物理層的作用負(fù)責(zé)發(fā)送和接收二進(jìn)制信號物理層功能定義接口和媒體的物理特性定義位的表示、數(shù)據(jù)傳輸速率、信號的傳輸模式定義網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)銵2數(shù)據(jù)0101010000111100傳輸媒體傳輸媒體物理層從數(shù)據(jù)鏈路層L2數(shù)據(jù)0101010000111100到數(shù)據(jù)鏈路層物理層允許接入網(wǎng)絡(luò)資源應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層建立、管理和終止會話將分組從源端傳送到目的端；提供網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)在媒體上傳輸比特；提供機(jī)械的和電氣的規(guī)約對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、加密和壓縮提供可靠的端到端的報文傳輸和差錯控制將分組數(shù)據(jù)封裝成幀；提供節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)方式的傳輸各層間的

7、聯(lián)系各層間的聯(lián)系PDU PDU（protocol data unit):每一層使用自己層的協(xié)議和別的系統(tǒng)的對應(yīng)層相互通信，協(xié)議層的協(xié)議在對等層之間交換的信息叫協(xié)議數(shù)據(jù)單元。 上層 : message transport layer : segment(段) Network layer: packet(包) Data-link layer: Frame(幀) Physical layer: bit(位)封裝封裝 封裝 （ encapsulate/encapsulation）：數(shù)據(jù)要通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，要從高層一層一層的向下傳送，如果一個主機(jī)要傳送數(shù)據(jù)到別的主機(jī)，先把數(shù)據(jù)包裝到一個特殊協(xié)議報頭中，這

8、個給數(shù)據(jù)打包的過程就叫 封裝封裝過程封裝過程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層報頭網(wǎng)絡(luò)層報頭數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層報頭數(shù)據(jù)鏈路層報頭 源端口、目的端口源IP、目的IP、協(xié)議號二進(jìn)制流“0、1”傳輸層報頭傳輸層報頭解封裝數(shù)據(jù)解封裝數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層報頭網(wǎng)絡(luò)層報頭 + + 傳輸層報頭傳輸層報頭 + + 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層報頭數(shù)據(jù)鏈路層報頭傳輸層報頭傳輸層報頭+ + 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層報頭網(wǎng)絡(luò)層報頭數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸層報頭傳輸層報頭01011101010010000100101110101001000010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 表示層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層會話層會話層定義 介質(zhì)類型

9、 連接器類型 信號類型Ethernet802.3V.35EIA/TIA-232物理層功能物理層功能物理層設(shè)備物理層設(shè)備 集線器 中繼器 編碼解碼器 傳輸介質(zhì)連接器物理層物理層: Ethernet/802.3集線器多個主機(jī)主機(jī)10Base2細(xì)纜以太網(wǎng)10Base5粗纜以太網(wǎng)10BaseT雙絞線ABCD物理層 所有設(shè)備在同一沖突域 所有設(shè)備在同一廣播域 所有設(shè)備共享相同的帶寬集線器運(yùn)行在物理層集線器運(yùn)行在物理層沖突域沖突域 廣播域廣播域 沖突 （collision）：在以太網(wǎng)中，當(dāng)兩個節(jié)點(diǎn)同時傳輸數(shù)據(jù)時，從兩個設(shè)備發(fā)出的幀將會碰撞，在物理介質(zhì)上相遇，彼此數(shù)據(jù)都會被破壞 沖突域（collision

10、domain）一個支持共享介質(zhì)的網(wǎng)段 廣播域 (broadcast domain)：廣播幀傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)范圍，一般是路由器來設(shè)定邊界（因為router不轉(zhuǎn)發(fā)廣播）。集線器：同一個沖突域集線器：同一個沖突域 接入設(shè)備越多沖突機(jī)率越大 用CSMA/CD技術(shù)CSMA/CD技術(shù)技術(shù) 載波偵聽多路訪問/沖突檢測 CSMA/CD（carrier sense multiple access/collision detect)： 發(fā)送等待并檢查 如果沒有 就發(fā)送但是還要監(jiān)聽線路，如有其他主機(jī)想發(fā)送，就發(fā)出一個加強(qiáng)阻塞的JIM信號，通知停止發(fā)送。作為對JIM信號的響應(yīng),網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)會在試圖重新發(fā)送數(shù)據(jù)之前先等一會.

11、 如果試圖15次之后還有沖突,試圖發(fā)送的節(jié)點(diǎn)將會出現(xiàn)超時. Ethernet電纜的連接電纜的連接電纜連接是網(wǎng)絡(luò)工程師所必需掌握最基本的技能：直通電纜：不同設(shè)備之間的連接 反轉(zhuǎn)電纜：用于實現(xiàn)從主機(jī)到路由器控制 臺串行通信（COM）端口的連接，使用這種電纜將運(yùn)行超級終端的PC機(jī)與Cisco的硬件設(shè)備連接起來。交叉電纜：相同設(shè)備之間的連接 制作電纜制作電纜 不要去記書上的什么1 3 2 6 簡單！ 兩種標(biāo)準(zhǔn) A B A：橙 藍(lán) 綠 棕 B：綠 藍(lán) 橙 棕 直通：兩頭一樣 反轉(zhuǎn)：名字得知兩頭完全相反即可 交叉：一頭A來一頭B(記住淺色在前,還要3 5 互換) 定義定義 源和目標(biāo)的源和目標(biāo)的物理地址物理

12、地址 與幀關(guān)聯(lián)的高層協(xié)議與幀關(guān)聯(lián)的高層協(xié)議 (Service Access Point) 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)?幀順序幀順序 數(shù)據(jù)流控制數(shù)據(jù)流控制 有向或無向連接有向或無向連接數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層EIA/TIA-232v.35EthernetFrame RelayHDLC802.2802.3數(shù)據(jù)鏈路層功能數(shù)據(jù)鏈路層功能MAC子層子層MAC子層（子層（media access control):負(fù)責(zé)負(fù)責(zé)MAC尋址和定義介質(zhì)訪問尋址和定義介質(zhì)訪問控制方法；控制方法；MAC子層一般的訪問控制方式：子層一般的訪問控制方式：1爭用式：沖突不可避免；爭用式：沖突不可避免； CSMA/CD ；FCF

13、S（first come first service)2輪流式：訪問時間可預(yù)見，不發(fā)生沖突；但是要有輪流式：訪問時間可預(yù)見，不發(fā)生沖突；但是要有Token 令牌令牌MAC子層協(xié)議有：子層協(xié)議有：802.3 802.5 FDDI（fiber distributed data interface)這三個這三個LAN技術(shù)的不同在于幀結(jié)構(gòu)和訪問機(jī)制的不同技術(shù)的不同在于幀結(jié)構(gòu)和訪問機(jī)制的不同LLC子層子層 LLC子層（logical link control):為上層協(xié)議提供SAP 服務(wù)訪問點(diǎn)，并為數(shù)據(jù)加上控制信息 LLC子層協(xié)議：802.2 802.2協(xié)議只在LLC子層，為以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)提供了通用功

14、能SAP服務(wù)訪問點(diǎn)服務(wù)訪問點(diǎn) SAP（ Service Access Point服務(wù)訪問點(diǎn)）：LLC子層為了網(wǎng)絡(luò)層的各種協(xié)議提供服務(wù)，而上層可能運(yùn)行不同協(xié)議，為區(qū)分不同上層協(xié)議的數(shù)據(jù)，要采用服務(wù)訪問點(diǎn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源地址源地址FCS長度長度目標(biāo)地址目標(biāo)地址可變長26640000.0C xx.xxxx廠商自己分配IEEE 分配MAC子層- 802.3前導(dǎo)符前導(dǎo)符Ethernet II 在這里用 “Type”指明上層協(xié)議，所以不用 802.2.MAC 地址8字節(jié)字節(jié)數(shù)據(jù)鏈路層功能數(shù)據(jù)鏈路層功能( (續(xù)續(xù)) ) 每段有自己的沖突域 所有的段都在同一廣播域數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層或1 2 31 24交換機(jī)和橋運(yùn)

15、行在鏈路層交換機(jī)和橋運(yùn)行在鏈路層交換機(jī)交換機(jī) 每段有自己的沖突域 廣播信息向所有段轉(zhuǎn)發(fā)緩沖區(qū)交換 定義與指定協(xié)議相關(guān)聯(lián)的源和目標(biāo)邏輯地址 定義通過網(wǎng)絡(luò)的路徑 多鏈路連接網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層IP, IPX數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層EIA/TIA-232v.35Ethernet幀中繼幀中繼HDLC802.2802.3網(wǎng)絡(luò)層功能網(wǎng)絡(luò)層功能數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源地址源地址 目標(biāo)地址目標(biāo)地址IP頭頭主機(jī)號網(wǎng)絡(luò)號邏輯地址網(wǎng)絡(luò)層端接設(shè)備的數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)層功能網(wǎng)絡(luò)層功能( (續(xù)續(xù)) )網(wǎng)絡(luò)層功能網(wǎng)絡(luò)層功能( (續(xù)續(xù)) ) 11111111 11111111 00000000 00000000 1010110

16、0 00010000 01111010 11001100二進(jìn)制二進(jìn)制掩碼掩碼二進(jìn)制二進(jìn)制地址地址04 17216122204255地址地址掩碼掩碼25500網(wǎng)絡(luò)部分網(wǎng)絡(luò)部分主機(jī)部分主機(jī)部分路由表目標(biāo)網(wǎng)絡(luò) 端口距離124S0S0E01001.04.01.3E04.3S02.2E02.1S01.2路由表目標(biāo)網(wǎng)絡(luò) 端口距離124E0S0S0001 邏輯地址提供分層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)邏輯地址提供分層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò) 需要的配置需要的配置 利用配置信息來識別到達(dá)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的路徑利用配置信息來識別到達(dá)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的路徑網(wǎng)絡(luò)層功能網(wǎng)絡(luò)層功能( (續(xù)續(xù)) )路由器：運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)層路由器：運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)層 廣播信息控制 多點(diǎn)發(fā)送信息控制 路徑優(yōu)化 流量管制 邏輯尋址 提供WAN連接 區(qū)分不同的上層應(yīng)用區(qū)分不同的上層應(yīng)用 建立應(yīng)用間的端到端連接建立應(yīng)用間的端到端連接 定義流量控制定義流量控制 為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠或不可為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠或不可靠的連接服務(wù)靠的連接服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層IPXIP傳輸層傳輸層SPXTCPUDP傳輸層功能傳輸層功能同步請求回應(yīng)