AA000001數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)ISSUE2.1

AA000001數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1學(xué)習(xí)目標掌握數(shù)據(jù)通信的分層結(jié)構(gòu)及各層的作用了解鏈路層協(xié)議組成及作用清楚網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議組成及各協(xié)議作用清楚傳輸層協(xié)議組成及各協(xié)議作用了解路由協(xié)議種類和作用學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：參考資料SoftX3000產(chǎn)品手冊－－技術(shù)手冊－－信令與協(xié)議分冊－－附錄課程內(nèi)容

第一節(jié)TCP/IP協(xié)議層次結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)過程

第二節(jié)鏈路層協(xié)議第三節(jié)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議第四節(jié)傳輸層協(xié)議第五節(jié)IP路由標準OSI七層結(jié)構(gòu)TCP/IP協(xié)議層次結(jié)構(gòu)TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)過程TCP/IP協(xié)議傳送模型課程內(nèi)容

第一節(jié)TCP/IP協(xié)議層次結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)過程

第二節(jié)鏈路層協(xié)議第三節(jié)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議第四節(jié)傳輸層協(xié)議第五節(jié)路由協(xié)議鏈路層協(xié)議PPP協(xié)議局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)PPP協(xié)議PPP協(xié)議——點到點協(xié)議。PPP協(xié)議支持全雙工和同/異步傳送方式，它主要由三類協(xié)議組成：LCP（鏈路控制協(xié)議）、各種NCP（網(wǎng)絡(luò)層控制協(xié)議）和各種PPP擴展協(xié)議。其中，LCP主要用于建立、拆除和監(jiān)控PPP數(shù)據(jù)鏈路；NCP主要用于協(xié)商在該數(shù)據(jù)鏈路上所傳輸?shù)陌母袷脚c類型；PPP擴展協(xié)議主要用于提供對PPP功能的進一步支持。PPP協(xié)議還提供了用于網(wǎng)絡(luò)安全方面的驗證協(xié)議：PAP（口令授權(quán)協(xié)議）、CHAP（盤問握手授權(quán)協(xié)議）。MP協(xié)議鏈路層協(xié)議PPP協(xié)議局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)局域網(wǎng)（LAN）和廣域網(wǎng)（WAN）覆蓋地域范圍不同局域網(wǎng)：面對有限的地理區(qū)域廣域網(wǎng)：用于遠程連接速度不同局域網(wǎng)：10M、100M、1000M廣域網(wǎng)：64K、128K、384K、2M使用技術(shù)不同局域網(wǎng)類型以太網(wǎng)交換以太網(wǎng)（現(xiàn)在成為局域網(wǎng)的主流）令牌環(huán)網(wǎng)FDDI（光纖分布式數(shù)字接口）什么是以太網(wǎng)以太網(wǎng)是IEEEStd802.3定義的局域網(wǎng)實現(xiàn)技術(shù)，是LAN/MAN標準中的一部分802.X協(xié)議簇規(guī)定的是網(wǎng)絡(luò)訪問的方式，交換以太網(wǎng)絡(luò)、快速以太網(wǎng)的技術(shù)都稱為802.X協(xié)議以太網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)總線型（早期的10BASE2、10BASE5）AB星型（從10BASE-T以后的其他以太網(wǎng)）CHIJDEFKLM中繼器集線器/網(wǎng)橋ABCDEF集線器/網(wǎng)橋以太網(wǎng)工作原理—CSMA/CDCSMA/CD：載波偵聽與沖突檢測載波偵聽：發(fā)送之前的檢測沖突檢測：發(fā)送過程中的檢測回退：檢測到?jīng)_突后的處理以太網(wǎng)的發(fā)展共享式以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)共享式快速以太網(wǎng)交換式快速以太網(wǎng)速率越來越快交換式千兆以太網(wǎng)共享式千兆以太網(wǎng)10Mbps 100Mbps 1000MbpsLAN中常用設(shè)備HUB（集線器）LANSWITCH（局域網(wǎng)交換機）ROUTER（路由器）雙絞線光纖網(wǎng)卡HUB工作在物理層，在電纜之間逐個復(fù)制二進制位（bit）是一種共享的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，將連接到各個機器的網(wǎng)絡(luò)連線集中在一起的設(shè)備，即每個時刻只能在兩個端口間通訊在網(wǎng)絡(luò)中逐漸被淘汰LANSWITCH工作在鏈路層，在LAN之間存儲和轉(zhuǎn)發(fā)幀（frame）通過網(wǎng)絡(luò)線將許多HUB連接在一起，組成一個比較大的網(wǎng)絡(luò)連接計算機終端，組成局域網(wǎng)雙絞線（10BASE）10BASE-T10：傳輸速率為10Mbps；BASE：使用基帶信號；T：雙絞線；傳輸距離：3/4/5類非屏蔽雙絞線最遠100m，5類屏蔽雙絞線最遠100m100BASE-TX100：傳輸速率為100Mbps；傳輸距離：5類非屏蔽雙絞線最遠100m，5類屏蔽雙絞線最遠100m10BASE22：細同軸電纜，最大傳輸距離為185米10BASE55：粗同軸電纜，最大傳輸距離為500米光纖100BASE-FX100Mbps以太網(wǎng)，單模光纖最遠傳15km，多模光纖最遠傳2km1000BASE-SX短波長光纖，1000Mbps以太網(wǎng)，多模光纖最遠傳220m1000BASE-LX長波長光纖，1000Mbps以太網(wǎng)，多模光纖最遠傳550m，單模光纖最遠傳10km共享式以太網(wǎng)集線器（HUB）任一個端口收到包后，直接向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)

（廣播），邏輯上構(gòu)成共享介質(zhì)如果兩個以上端口同時收到包，要產(chǎn)生沖突，

由DTE執(zhí)行CSMA/CD算法某一時刻只能有一個DTE進行有效發(fā)送交換式以太網(wǎng)網(wǎng)橋（LANSWITCH）根據(jù)接收包的SA進行地址學(xué)習(xí)，建立地址與端口對應(yīng)關(guān)系收到包后，按包的DA查表，轉(zhuǎn)發(fā)到特定端口某一時刻可以有多個DTE進行有效發(fā)送，而不會互相干擾共享式以太網(wǎng)VS交換式以太網(wǎng)共享式以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)廣域網(wǎng)類型分組交換網(wǎng)X.25數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（DDN）幀中繼（FrameRelay）分組交換網(wǎng)X.25X.25協(xié)議是數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備DCE之間的接口規(guī)程X.25協(xié)議涵蓋三層——物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（DDN）DDN是點到點連接的網(wǎng)絡(luò)，是物理層的網(wǎng)絡(luò)DDN通常是64K，最高速度是2M租用線路采用固定收費的方式幀中繼（FrameRelay）FR是第二層的網(wǎng)絡(luò)，是簡化的X.25結(jié)合了分組交換和DDN的優(yōu)點，可以具有和DDN相同的速度線路又不唯一的被占用，利用率比較高課程內(nèi)容

第一節(jié)TCP/IP協(xié)議層次結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)過程

第二節(jié)鏈路層協(xié)議第三節(jié)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議第四節(jié)傳輸層協(xié)議第五節(jié)IP路由網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP協(xié)議ARP協(xié)議RARP協(xié)議ICMP協(xié)議協(xié)議應(yīng)用IP協(xié)議IP——InternetProtocol。IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議簇的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，用于傳送傳輸層及應(yīng)用層的數(shù)據(jù)報。IP協(xié)議通過IP地址識別源和目的。IP地址所謂IP地址就是給每一個連接在Internet上的主機分配一個唯一的32比特地址IP地址為方便起見，一般將32比特的IP地址中的每8個比特用它的等效十進制數(shù)字表示，并且在這些數(shù)字之間加上一個點。例如，有下面這樣的IP地址：10000000000010110000001100011111這是一個B類IP地址，可記為1IP地址網(wǎng)絡(luò)類型用戶可用的IP地址范圍說明A~全0或全1的網(wǎng)絡(luò)號碼保留作特殊用途。全0的主機地址用于配置網(wǎng)絡(luò)路由，全1的主機地址用于該網(wǎng)絡(luò)的廣播地址。網(wǎng)絡(luò)號127用于自環(huán)接口。B~全0或全1的網(wǎng)絡(luò)號碼保留作特殊用途。全0的主機地址用于配置網(wǎng)絡(luò)路由，全1的主機地址用于該網(wǎng)絡(luò)的廣播地址。C~全0或全1的網(wǎng)絡(luò)號碼保留作特殊用途。全0的主機地址用于配置網(wǎng)絡(luò)路由，全1的主機地址用于該網(wǎng)絡(luò)的廣播地址。IP地址使用范圍：IP地址網(wǎng)絡(luò)類型用戶可用的IP地址范圍說明D無D類地址是組播地址，地址范圍~55，不提供一般用戶使用。全1的主機地址表示廣播地址，即對該網(wǎng)絡(luò)上所有的主機進行廣播。E無55用于全網(wǎng)廣播地址。地址范圍~54保留今后使用。IP地址使用范圍（續(xù)）：子網(wǎng)和掩碼通過上面介紹，我們可以發(fā)現(xiàn)A類地址中，每個網(wǎng)絡(luò)中有多達1600多萬個主機地址，在現(xiàn)實的網(wǎng)絡(luò)中，這種方式是不合理的，一個網(wǎng)絡(luò)不可能這么大，也不可能有這么多臺機器，同時B類地址和C類地址也存在這種情況，如果能更“精細”地劃分網(wǎng)絡(luò)，則IP地址利用率就會提高，網(wǎng)絡(luò)地址的管理就會更容易。子網(wǎng)就是這種想法的具體體現(xiàn)，子網(wǎng)是大網(wǎng)中的小網(wǎng)。子網(wǎng)（Subnet）和子網(wǎng)掩碼（SubnetMask）這兩個概念可以幫助我們規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的IP地址。子網(wǎng)和掩碼子網(wǎng)的引入，增加了網(wǎng)絡(luò)的數(shù)目，它是通過減少主機的數(shù)目實現(xiàn)的；掩碼是一個由連續(xù)1和連續(xù)0組成的32比特的數(shù)，它和IP地址進行逐位“與”運算相當(dāng)于一個篩子，掩碼是1的位，則篩不下去，還保持原樣，是0的位將篩除主機地址的差別，在一個網(wǎng)絡(luò)中就可以得到相同的網(wǎng)絡(luò)地址。例如一個B類地址可以通過下面的方法變成C類地址，這些C類地址就是子網(wǎng)：IP地址：6子網(wǎng)掩碼：網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP協(xié)議ARP協(xié)議RARP協(xié)議ICMP協(xié)議協(xié)議應(yīng)用ARP協(xié)議ARP——AddressResolutionProtocol，即地址解析協(xié)議。ARP協(xié)議完成的是IP地址到MAC（介質(zhì)訪問控制）地址的轉(zhuǎn)換。MAC地址——一個由48個bit組成的二進制地址，通常用12位16進制表示，如：00eofc012345，每一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備擁有全球唯一的一個MAC地址。用于局域網(wǎng)。局域網(wǎng)內(nèi)部主機間通信必須以MAC地址進行通信。ARP協(xié)議MAC頭FF.FF.FF.FF.FF.FF08.03.09IP頭96ARP請求報文：你的MAC地址是什么？主機6尋找主機9獲取其MAC地址過程：MAC頭08.03.09053.44IP頭6189．110．58．69ARP應(yīng)答報文：這是我的MAC地址主機6發(fā)廣播消息主機9回應(yīng)消息網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP協(xié)議ARP協(xié)議RARP協(xié)議ICMP協(xié)議協(xié)議應(yīng)用RARP協(xié)議RARP——ReverseAddressResolutionProtocol，即反向地址解析協(xié)議。RARP作用和ARP過程正好相反，RARP通過MAC地址獲得IP地址。在通信中有許多主機在初始化時沒有IP地址的情況，就需要用RARP協(xié)議得到IP地址。例如：無盤工作站；計算機中配置自動獲得IP地址時。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP協(xié)議ARP協(xié)議RARP協(xié)議ICMP協(xié)議協(xié)議應(yīng)用ICMP協(xié)議ICMP——InternetControlMessageProtocol，即Internet控制報文協(xié)議。ICMP允許主機或路由器報告差錯情況和提供有關(guān)異常情況的報告。ICMP協(xié)議ICMP報文與IP包的關(guān)系：ICMP協(xié)議ICMP協(xié)議應(yīng)用：差錯報文——主要用于發(fā)送改變路由的報文消息詢問報文ICMPEcho請求報文ICMPEcho應(yīng)答報文網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP協(xié)議ARP協(xié)議RARP協(xié)議ICMP協(xié)議協(xié)議應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議應(yīng)用PING命令使用ICMP協(xié)議獲知是否與對端主機間通信正常DOS方式下使用ARP–A獲取IP地址與MAC地址的對應(yīng)關(guān)系課程內(nèi)容

第一節(jié)TCP/IP協(xié)議層次結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)過程

第二節(jié)鏈路層協(xié)議第三節(jié)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議第四節(jié)傳輸層協(xié)議第五節(jié)IP路由傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議的作用——鏈路層主要解決如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)封裝傳送，網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)IP包的路由等等，但對于以計算機為主的數(shù)據(jù)通信還有一些問題必須得到解決，例如流量控制和可靠性等，通信才能實現(xiàn)。這些功能在傳送層完成。傳輸層協(xié)議TCP協(xié)議UDP協(xié)議TCP協(xié)議TCP——TransferControlProtocol，即傳輸控制協(xié)議。TCP協(xié)議的主要功能有三個方面：流量控制：通過滑動窗口實現(xiàn)流量控制；可靠性：通過序號和確認機制實現(xiàn)可靠性；標示上層承載的應(yīng)用程序：通過端口號表示TCP承載的上層應(yīng)用協(xié)議，以便把數(shù)據(jù)交給相應(yīng)的應(yīng)用程序處理。TCP協(xié)議TCP協(xié)議源/目的端口號：端口號是用來標示上層協(xié)議的，不同的應(yīng)用具有不同的端口號，以便在通信時請求和接收數(shù)據(jù)能夠交給相應(yīng)的應(yīng)用程序處理。端口號分為源端口號和目的端口號，在通信中源端口號和目的端口號不必須相同。通過端口號結(jié)合IP地址，可以在全網(wǎng)范圍內(nèi)唯一標示不同地點不同的應(yīng)用；在同一臺主機上，通過TCP（或者UDP）的端口號，知道把報文交給哪個應(yīng)用程序。TCP協(xié)議TCP和UDP的端口號分成三類：低于255的端口號用于公共應(yīng)用，如FTP、Telnet、SMTP和HTTP的端口號分別為21、23、25和80255~1023分配給各個公司1024及以后未做規(guī)定傳輸層協(xié)議TCP協(xié)議UDP協(xié)議UDP協(xié)議UDP——UserDatagramProtocol，即用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議。UDP協(xié)議在發(fā)送過程中不需要進行數(shù)據(jù)的緩存，沒有連接的管理過程，在UDP模式下，通過應(yīng)用程序支持的超時重傳和對報文進行編號來防止重復(fù)和保證報文的有效到達。UDP協(xié)議UDP協(xié)議TCP與UDP的比較：TCP是面向連接的可靠的傳輸協(xié)議UDP是面向無連接的不可靠傳輸協(xié)議TCP復(fù)雜、UDP簡單UDP適合實時要求高的通信傳輸（如語音），TCP由于開銷大所以實時性不