學習情境1中小型網(wǎng)絡拓撲規(guī)劃

1、學習情境1 中小型網(wǎng)絡拓撲規(guī)劃計算機系 張莉知識目標：掌握中小型網(wǎng)絡拓撲規(guī)劃能力目標：完成小型網(wǎng)絡規(guī)劃網(wǎng)絡拓撲規(guī)劃前提精通計算機網(wǎng)絡 組成 分類 體系結構 協(xié)議精通數(shù)據(jù)的處理 封裝、解封裝 傳輸精通文字處理軟件如 Word1 計算機網(wǎng)絡基礎知識點與技能點知識目標： 掌握計算機網(wǎng)絡的定義、組成和分類； 掌握網(wǎng)絡體系結構； 掌握0SI參考模型功能和各層中的網(wǎng)絡設備； 掌握TCP/IP協(xié)議與模型；能力目標： 掌握IP地址的劃分方法及范圍； 掌握掩碼和子網(wǎng)掩碼的計算方法；教學方法采用提問法、總結法、引導探索總結等，多種教學方法互相結合。重點： TCP/IP模型與協(xié)議 網(wǎng)絡設備難點： TCP/IP模型與

2、協(xié)議 網(wǎng)絡設備的功能與使用課堂模擬招聘會招聘崗位：網(wǎng)絡管理與設備維護招聘方的問題：計算機網(wǎng)絡是什么？計算機網(wǎng)絡的體系結構經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展？TCP/IP是什么?列舉你知道的TCP/IP協(xié)議。TCP/IP協(xié)議、 IPX/SPX 協(xié)議和NetBEUI協(xié)議分別完成什么功能？MAC地址與IP地址有什么不同？為什么要進行IP地址管理？說明IP地址的子網(wǎng)劃分方法。OSI參考模型物理層提供為建立、維護和拆除物理鏈路所需的機械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性如規(guī)定使用電纜和接頭的類型，傳送信號的電壓等在這一層，數(shù)據(jù)還沒有被組織，僅作為原始的位流或電氣電壓處理主要指如何確保在物理媒體上的傳輸，保證發(fā)送“1”接收的還

3、是“1”，速率是多少，是雙向還是單向，接頭有幾根線OSI參考模型數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層邏輯鏈路控制子層(LLC)介質訪問控制子層(MAC)IEEE802數(shù)據(jù)被拆分并封裝成數(shù)據(jù)幀（DataFrame）介質訪問控制子層目的：完成發(fā)方占用信道的問題任務：控制介質訪問尋址(MAC尋址)通道爭用(CSMA/CD)按確定方式發(fā)送(令牌傳送)MAC子層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層介質訪問控制子層(MAC)MAC地址3字節(jié)設備編號3字節(jié)廠商編號邏輯鏈路控制子層LLC子層：目的：保證幀傳送的完整性與無誤性任務：建立和釋放LLC層的邏輯連接提供與高層(網(wǎng)絡層)的

4、接口差錯控制、流量控制邏輯鏈路控制子層(LLC)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層數(shù)據(jù)鏈路層的重要規(guī)范規(guī)范名稱描述IEEE802.1概述，局域網(wǎng)體系結構以及網(wǎng)絡互連 IEEE802.2定義了邏輯鏈路控制(LLC)子層的功能與服務 IEEE802.3描述CSMA/CD總線式介質訪問控制協(xié)議及相應物理層規(guī)范 IEEE802.4描述令牌總線(token bus)式介質訪問控制協(xié)議及相應物理層規(guī)范 IEEE802.5描述令牌環(huán)(token ring)式介質訪問控制協(xié)議及相應物理層規(guī)范 IEEE802.6描述市域網(wǎng)(MAN)的質訪問控制協(xié)議及相應物理層規(guī)范 IEEE802.7描述寬帶技術進展

5、 IEEE802.8描述光纖技術進展 IEEE802.9描述語音和數(shù)據(jù)綜合局域網(wǎng)技術 IEEE802.10描述局域網(wǎng)安全與解密問題 IEEE802.11描述無線局域網(wǎng)技術 IEEE802.12描述用于高速局域網(wǎng)的介質訪問方法及相應的物理層規(guī)范 路徑選擇OSI參考模型網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)被拆分并封裝成數(shù)據(jù)包/報（Packet）物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層提供端到端的連通保障數(shù)據(jù)完整傳輸OSI參考模型傳輸層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層數(shù)據(jù)被拆分并封裝成數(shù)據(jù)段（Datagram）OSI參考模型會話層管理通信實體間的會話物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層數(shù)據(jù)在這一

6、層以上統(tǒng)稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）會話的建立，維持，終止系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)應用軟件：IEOSI參考模型表示層表示層保證一個系統(tǒng)應用層發(fā)出的信息能被另一個系統(tǒng)的應用層讀出物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層數(shù)據(jù)的解碼和編碼數(shù)據(jù)的加密與解密數(shù)據(jù)的壓縮和解壓OSI參考模型應用層實現(xiàn)多個系統(tǒng)應用進程相互通信,提供應用程序接口物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層http , smtp,snmp,pop3 OSI參考模型對等層通信TELNET、HTTP*.doc、*.jpg 、*.mpg操作系統(tǒng)TCP、UDP、SPXIP、IPX、ICMP、ARPFrameRelay、PPP、HDLCV

7、.35、X.21、RS-232C物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層數(shù)據(jù)的封裝示意用戶數(shù)據(jù)協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）數(shù)據(jù)段（Segment）數(shù)據(jù)包（Packet）數(shù)據(jù)幀（Frame）位流（Bit Flow）物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層數(shù)據(jù)的解封示意物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層用戶數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)解封TCP/IP協(xié)議層次結構TCP/IP協(xié)議提供應用程序網(wǎng)絡接口建立端到端連接尋址和路由選擇物理介質訪問二進制數(shù)據(jù)流傳輸OSI參考模型物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層網(wǎng)絡層傳輸層應用層網(wǎng)絡接入層TCP/IP網(wǎng)際

8、層Internet協(xié)議 (IP)Internet Control MessageProtocol (ICMP)網(wǎng)間控制報文協(xié)議Address ResolutionProtocol (ARP)地址解析協(xié)議Reverse Address Resolution Protocol (RARP)反向地址解析協(xié)議IP、ICMP、ARP、RARP網(wǎng)絡層傳輸層應用層網(wǎng)絡接入層IP協(xié)議概述IP如果發(fā)現(xiàn)錯誤，則通知ICMP協(xié)議發(fā)回錯誤信息ICMPIP:有錯誤，丟棄DataBAABABPC1PC2PC1到PC2的路徑有兩個，兩個同時發(fā)出的數(shù)據(jù)包獨立選擇各自的路徑不可靠：沒有糾錯的功能無連接：數(shù)據(jù)包獨立選擇路徑PC1

9、PC1PC1PC2PC2PC2IP數(shù)據(jù)包結構Bit 0Bit 15Bit 16Bit 31版本 (4)總長度（16）字節(jié)數(shù)標識（16）生存時間（8）目標地址（32）任選項 數(shù)據(jù) (上層協(xié)議數(shù)據(jù),可變長)源地址(32)頭部長度（4）TOS字段（8）標志（3）片偏移（13）協(xié)議（8）頭部校驗和（16）IP的協(xié)議號表示數(shù)據(jù)包封裝的上層協(xié)議類型Protocol (8)。傳輸層互連網(wǎng)絡層TCPUDP協(xié)議號IP617IP地址與物理地址PC2與PC3不在同一個物理網(wǎng)絡上，不能直接通信，要找到PC3則需要使用邏輯地址（IP地址）代表遠方的一個物理設備IP地址可以是物理地址的差異透明化IP地址與物理地址一一對應

10、令牌環(huán)網(wǎng)總線/星形網(wǎng)絡使用硬件地址通信（MAC）硬件地址的格式和定義不同，使用邏輯地址（IP）PC2PC1PC3IP地址結構32位的二進制數(shù)IP地址的二進制表示MAC地址的二進制表示：IP 地址分類B類地址:C類地址:D類地址:用于組播E類地址:用于實驗研究11網(wǎng)絡號主機號 02311網(wǎng)絡號主機號1 0A類地址:070網(wǎng)絡號主機號83115163123243100IP地址的表示點分十進制表示：二進制十進制10114530。C類：19222302550255A類：。01270254B類：。12819102550254025411260：代表特殊的所有網(wǎng)絡；127：代表本機系統(tǒng)網(wǎng)絡掩碼網(wǎng)絡掩碼：3

11、2位的二進制值通過使用網(wǎng)絡掩碼，可以使網(wǎng)絡設備清楚的了解當前IP地址所在的網(wǎng)絡掩碼中為1的位對應的IP地址位表示網(wǎng)絡號掩碼中為0的位對應的IP地址位表示主機號A類地址:070網(wǎng)絡號主機號831A類掩碼:07100831255000網(wǎng)絡地址和廣播地址網(wǎng)絡地址標識一個網(wǎng)絡的方位主機位全為0廣播地址代表一個物理網(wǎng)絡的所有主機主機位全為1。55我是網(wǎng)絡，目標是網(wǎng)絡發(fā)送這兩個數(shù)據(jù)包，可以使用同一個下一跳步子網(wǎng)掩碼可以根據(jù)網(wǎng)絡的規(guī)模靈活使用網(wǎng)絡掩碼不使用標準的分類的網(wǎng)絡掩碼B類：。12819102550254一共可以有(65536-2)種組合即可以代表65534個主機新的需求：一個網(wǎng)絡的節(jié)點數(shù)量在250個

12、以下B類：。12819102550254一共可以有(256-2)種組合即可以代表254個主機網(wǎng)絡位子網(wǎng)位主機位掩碼為掩碼為子網(wǎng)掩碼舉例主機地址：20子網(wǎng)掩碼： 20:10101011 00010000 00000010 01111000 :11111111 11111111 11111111 00000000 子網(wǎng):10101011 00010000 00000010 00000000 171 16 2 0 子網(wǎng)地址:主機地址: -54廣播地址: 558位子網(wǎng) 網(wǎng)絡 子網(wǎng) 主機子網(wǎng)掩碼舉例C類子網(wǎng)規(guī)劃示例主機地址：20子網(wǎng)掩碼：92 20:11000110 00010000

13、 00000010 01111000 92:11111111 11111111 11111111 11000000 子網(wǎng):11000110 00010000 00000010 01000000 198 16 2 64 子網(wǎng)地址:4主機地址: 5-26廣播地址: 272位子網(wǎng) 網(wǎng)絡子網(wǎng)主機子網(wǎng)掩碼舉例主機地址：21子網(wǎng)掩碼：48/5 21:11000000 10101000 00000101 01111 001 48/5:11111111 11111111 11111111 11111 000 子網(wǎng):11000000 10101000 00000101 0

14、1111 000 192 168 5 120 子網(wǎng)地址:20主機地址: 21-26廣播地址: 275位子網(wǎng) 網(wǎng)絡 子網(wǎng) 主機可變長子網(wǎng)掩碼VLSM：Variable Length Subnet Mask100個點2個點50個點。企業(yè)申請了一個C類IP地址：需要7個主機位只需要2個主機位需要6個主機位？電子作業(yè)3ARP協(xié)議IP: 0800.115e.1200.45e1 我聽到廣播了，是關于我的信息，這是我的以太網(wǎng)地址IP: = ?我需要的以太網(wǎng)地址IP地址映射Ethernet地址本地ARP主機地址查詢過程主機初次與某設備建立連接時1. 主機目前還沒有IP地址與MAC地址的對應條目2. 當與某設備

15、進行 過數(shù)據(jù)傳輸之后 在緩沖中即會保 存相應條目 Ethernet: 0800.0020.1111IP: RARP協(xié)議Ethernet: 0800.0020.1111 IP = ?我的IP地址是什么？我聽到廣播了你的IP地址是 192.168.10. 1Ethernet地址映射IP地址 ICMP協(xié)議目的不可達Echo (Ping)其他Internet Control Message Protocol網(wǎng)間控制報文協(xié)議網(wǎng)際層的自我檢測網(wǎng)絡層傳輸層應用層網(wǎng)絡接入層Ping功能的實現(xiàn)ABICMP echo詢問B 可達嗎?ICMP echo reply 答復可達Trace功能的實現(xiàn)ABC第一跳可達嗎？I

16、CMP echo request(TTL=1)ICMP TTL-expired到達下一跳可達第二跳可達嗎？ICMP echo request(TTL=2)ICMP echo reply順利到達可達TCP/IP傳輸層建立端到端連接網(wǎng)絡層傳輸層應用層網(wǎng)絡接入層TCP協(xié)議：面向連接、可靠UDP協(xié)議：無連接、不可靠發(fā)送確認發(fā)送發(fā)送無確認TCP協(xié)議段結構Bit 0Bit 15Bit 16Bit 31源端口 (16)目的端口 (16)序號 (32)確認號 (32)保留 (6)代碼位 (6)窗口 (16)校驗和 (16)緊急指示符 (16)任選項 (0 or 32)數(shù)據(jù) (上層協(xié)議數(shù)據(jù),可變長)報頭長度(4

17、)TCP協(xié)議端口號端口號傳輸層協(xié)議應用層協(xié)議TCPFTPTELNETDNSHTTPSMTPNNTP2123255380119220023序號 (32)確認號 (32)保留代碼位窗口 (16)校驗和 (16)緊急指示符 (16)任選項 (0 or 32)數(shù)據(jù) (上層協(xié)議數(shù)據(jù),可變長)報頭長度表示數(shù)據(jù)部分是Telnet協(xié)議數(shù)據(jù)發(fā)送telnet請求確認連接建立開放23端口20TCP協(xié)議三次握手發(fā)送同步信息(seq=100 ctl=SYN)接收同步信息1建立連接(seq=101 ack=301 ctl=ack)3發(fā)送同步和確認信息 (seq=300 ack=101 ctl=syn,ack)2接收同步信

18、息TCP窗口流控源主機目的主機窗口尺寸=3發(fā)送包1窗口尺寸=3發(fā)送包2窗口尺寸=3發(fā)送包3包3被丟棄了確認3窗口尺寸=2窗口尺寸=2發(fā)送包3窗口尺寸=2發(fā)送包4確認5窗口尺寸=2TCP協(xié)議超時重傳10282311SourceDest.Seq.Ack.10282322SourceDest.Seq.Ack.我發(fā)送了1號和2號包我收到了1號包10282322SourceDest.Seq.Ack.。23102812SourceDest.Seq.Ack.。2號包丟了23102823SourceDest.Seq.Ack.典型的基于TCP的應用舉例TCP連接客戶服務器監(jiān)聽TCP端口80服務器程序尋找服務器端

19、口80監(jiān)聽TCP端口23服務器客戶TCP連接尋找服務器端口23TELNETHTTPTCP端口21建立控制連接通過端口20建立數(shù)據(jù)連接服務器客戶TCP連接傳送文件尋找服務器端口21FTP數(shù)據(jù)連接InternetInternetInternetInternetInternetUDP協(xié)議段結構Bit 0Bit 15Bit 16Bit 31源端口 (16)目的端口 (16)數(shù)據(jù)長度 (16)數(shù)據(jù)校驗和(16)非常簡單的結構沒有序列號和控制字段UDP的端口號端口號傳輸層協(xié)議應用層協(xié)議UDPDNSSNMPNTPTFTP5369123161220069數(shù)據(jù)長度 (16)數(shù)據(jù)校驗和(16)表示數(shù)據(jù)部分是TFT

20、P協(xié)議的數(shù)據(jù)典型的UDP應用舉例監(jiān)聽UDP端口69尋找服務器UDP端口69客戶端TFTP在短距離，可靠性較高的鏈路上傳輸小文件TCP/IP應用層提供與應用程序網(wǎng)絡接口文件傳輸TFTPFTPNFS電子郵件SMTP遠程登錄TelnetRlogin網(wǎng)絡管理SNMP名字管理DNS網(wǎng)絡層傳輸層應用層網(wǎng)絡接入層DHCP協(xié)議IP Address1IP Address2IP Address3DHCP數(shù)據(jù)庫IP Address2IP Address1DHCP 客戶機DHCP服務器非DHCP客戶機DHCP 客戶機DHCP協(xié)議缺點人工 TCP/IP 配置自動 TCP/IP 配置優(yōu)點每個客戶機IP地址人工鍵入有可能輸

21、入錯誤或非法地址錯誤配置可能導致通信問題計算機頻繁移動的環(huán)境中管理量較大IP地址自動分配保證客戶總能獲得正確配置消除網(wǎng)絡通信的錯誤根源網(wǎng)絡結構變化時計算機配置自動更新DHCP協(xié)議工作過程1IP 租借請求3IP 地址選擇2IP 租借提供4IP 使用確認DHCP客戶機DHCP服務器5IP 地址續(xù)約6IP 地址釋放IPX地址結構 網(wǎng)絡號 節(jié)點號 5e3c.0313279005e.701f.56b2005e.701f.56b3 005e.701f.56b1硬件MAC地址IPX的封裝方式四種封裝類型Ethernet 802.3Ethetnet 802.2Ethnernet IIEtherent snap802.3IPX802.2802.2LLCIPXEthetrnetIPX802.2802.2LLCSnapIPXSPX協(xié)議SPXSequence Packet Exchange Protocol提供面向連接的傳輸層包傳送。通過重傳未被正確接收的信息，以確?？煽總鬏?。456732145672