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(biāo)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(lèi)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(cè)－－技術(shù)手冊(cè)－－信令與協(xié)議分冊(cè)－－附錄課程內(nèi)容

第一節(jié)TCP/IP協(xié)議層次結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)過(guò)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(biāo)準(zhǔn)OSI七層結(jié)構(gòu)TCP/IP協(xié)議層次結(jié)構(gòu)TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)過(guò)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(shí)現(xiàn)過(guò)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(diǎn)到點(diǎn)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(lèi)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(kuò)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(lèi)型；PPP擴(kuò)展協(xié)議主要用于提供對(duì)PPP功能的進(jìn)一步支持。PPP協(xié)議還提供了用于網(wǎng)絡(luò)安全方面的驗(yàn)證協(xié)議：PAP（口令授權(quán)協(xié)議）、CHAP（盤(pán)問(wèn)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(duì)有限的地理區(qū)域廣域網(wǎng)：用于遠(yuǎn)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(lèi)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(shí)現(xiàn)技術(shù)，是LAN/MAN標(biāo)準(zhǔn)中的一部分802.X協(xié)議簇規(guī)定的是網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的方式，交換以太網(wǎng)絡(luò)、快速以太網(wǎng)的技術(shù)都稱(chēng)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(tīng)與沖突檢測(cè)載波偵聽(tīng)：發(fā)送之前的檢測(cè)沖突檢測(cè)：發(fā)送過(guò)程中的檢測(cè)回退：檢測(cè)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(lái)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(jī)）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(gè)復(fù)制二進(jìn)制位（bit）是一種共享的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，將連接到各個(gè)機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)連線集中在一起的設(shè)備，即每個(gè)時(shí)刻只能在兩個(gè)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(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)幀（frame）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)線將許多HUB連接在一起，組成一個(gè)比較大的網(wǎng)絡(luò)連接計(jì)算機(jī)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(hào)；T：雙絞線；傳輸距離：3/4/5類(lèi)非屏蔽雙絞線最遠(yuǎn)100m，5類(lèi)屏蔽雙絞線最遠(yuǎn)100m100BASE-TX100：傳輸速率為100Mbps；傳輸距離：5類(lèi)非屏蔽雙絞線最遠(yuǎn)100m，5類(lèi)屏蔽雙絞線最遠(yuǎn)100m10BASE22：細(xì)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(yuǎn)傳15km，多模光纖最遠(yuǎn)傳2km1000BASE-SX短波長(zhǎng)光纖，1000Mbps以太網(wǎng)，多模光纖最遠(yuǎn)傳220m1000BASE-LX長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖，1000Mbps以太網(wǎng)，多模光纖最遠(yuǎn)傳550m，單模光纖最遠(yuǎn)傳10km共享式以太網(wǎng)集線器（HUB）任一個(gè)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(gè)以上端口同時(shí)收到包，要產(chǎn)生沖突，

由DTE執(zhí)行CSMA/CD算法某一時(shí)刻只能有一個(gè)DTE進(jìn)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(jìn)行地址學(xué)習(xí)，建立地址與端口對(duì)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(shí)刻可以有多個(gè)DTE進(jìn)行有效發(fā)送，而不會(huì)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(lèi)型分組交換網(wǎng)X.25數(shù)字?jǐn)?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?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（DDN）DDN是點(diǎn)到點(diǎn)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(fèi)的方式幀中繼（FrameRelay）FR是第二層的網(wǎng)絡(luò)，是簡(jiǎn)化的X.25結(jié)合了分組交換和DDN的優(yōu)點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)過(guò)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(bào)。IP協(xié)議通過(guò)IP地址識(shí)別源和目的。IP地址所謂IP地址就是給每一個(gè)連接在Internet上的主機(jī)分配一個(gè)唯一的32比特地址IP地址為方便起見(jiàn)，一般將32比特的IP地址中的每8個(gè)比特用它的等效十進(jìn)制數(shù)字表示，并且在這些數(shù)字之間加上一個(gè)點(diǎn)。例如，有下面這樣的IP地址：10000000000010110000001100011111這是一個(gè)B類(lèi)IP地址，可記為1IP地址網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型用戶(hù)可用的IP地址范圍說(shuō)明A~全0或全1的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼保留作特殊用途。全0的主機(jī)地址用于配置網(wǎng)絡(luò)路由，全1的主機(jī)地址用于該網(wǎng)絡(luò)的廣播地址。網(wǎng)絡(luò)號(hào)127用于自環(huán)接口。B~全0或全1的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼保留作特殊用途。全0的主機(jī)地址用于配置網(wǎng)絡(luò)路由，全1的主機(jī)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(hào)碼保留作特殊用途。全0的主機(jī)地址用于配置網(wǎng)絡(luò)路由，全1的主機(jī)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(lèi)型用戶(hù)可用的IP地址范圍說(shuō)明D無(wú)D類(lèi)地址是組播地址，地址范圍~55，不提供一般用戶(hù)使用。全1的主機(jī)地址表示廣播地址，即對(duì)該網(wǎng)絡(luò)上所有的主機(jī)進(jìn)行廣播。E無(wú)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(guò)上面介紹，我們可以發(fā)現(xiàn)A類(lèi)地址中，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中有多達(dá)1600多萬(wàn)個(gè)主機(jī)地址，在現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)中，這種方式是不合理的，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)不可能這么大，也不可能有這么多臺(tái)機(jī)器，同時(shí)B類(lèi)地址和C類(lèi)地址也存在這種情況，如果能更“精細(xì)”地劃分網(wǎng)絡(luò)，則IP地址利用率就會(huì)提高，網(wǎng)絡(luò)地址的管理就會(huì)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(gè)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(guò)減少主機(jī)的數(shù)目實(shí)現(xiàn)的；掩碼是一個(gè)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(jìn)行逐位“與”運(yùn)算相當(dāng)于一個(gè)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(jī)地址的差別，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中就可以得到相同的網(wǎng)絡(luò)地址。例如一個(gè)B類(lèi)地址可以通過(guò)下面的方法變成C類(lèi)地址，這些C類(lèi)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(wèn)控制）地址的轉(zhuǎn)換。MAC地址——一個(gè)由48個(gè)bit組成的二進(jìn)制地址，通常用12位16進(jìn)制表示，如：00eofc012345，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備擁有全球唯一的一個(gè)MAC地址。用于局域網(wǎng)。局域網(wǎng)內(nèi)部主機(jī)間通信必須以MAC地址進(jìn)行通信。ARP協(xié)議MAC頭FF.FF.FF.FF.FF.FF08.03.09IP頭96ARP請(qǐng)求報(bào)文：你的MAC地址是什么？主機(jī)6尋找主機(jī)9獲取其MAC地址過(guò)程：MAC頭08.03.09053.44IP頭6189．110．58．69ARP應(yīng)答報(bào)文：這是我的MAC地址主機(jī)6發(fā)廣播消息主機(jī)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(guò)程正好相反，RARP通過(guò)MAC地址獲得IP地址。在通信中有許多主機(jī)在初始化時(shí)沒(méi)有IP地址的情況，就需要用RARP協(xié)議得到IP地址。例如：無(wú)盤(pán)工作站；計(jì)算機(jī)中配置自動(dòng)獲得IP地址時(shí)。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(bào)文協(xié)議。ICMP允許主機(jī)或路由器報(bào)告差錯(cuò)情況和提供有關(guān)異常情況的報(bào)告。ICMP協(xié)議ICMP報(bào)文與IP包的關(guān)系：ICMP協(xié)議ICMP協(xié)議應(yīng)用：差錯(cuò)報(bào)文——主要用于發(fā)送改變路由的報(bào)文消息詢(xún)問(wèn)報(bào)文ICMPEcho請(qǐng)求報(bào)文ICMPEcho應(yīng)答報(bào)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(duì)端主機(jī)間通信正常DOS方式下使用ARP–A獲取IP地址與MAC地址的對(duì)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(shí)現(xiàn)過(guò)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)封裝傳送，網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)IP包的路由等等，但對(duì)于以計(jì)算機(jī)為主的數(shù)據(jù)通信還有一些問(wèn)題必須得到解決，例如流量控制和可靠性等，通信才能實(shí)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(gè)方面：流量控制：通過(guò)滑動(dòng)窗口實(shí)現(xiàn)流量控制；可靠性：通過(guò)序號(hào)和確認(rèn)機(jī)制實(shí)現(xiàn)可靠性；標(biāo)示上層承載的應(yīng)用程序：通過(guò)端口號(hào)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(hào)：端口號(hào)是用來(lái)標(biāo)示上層協(xié)議的，不同的應(yīng)用具有不同的端口號(hào)，以便在通信時(shí)請(qǐng)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(hào)分為源端口號(hào)和目的端口號(hào)，在通信中源端口號(hào)和目的端口號(hào)不必須相同。通過(guò)端口號(hào)結(jié)合IP地址，可以在全網(wǎng)范圍內(nèi)唯一標(biāo)示不同地點(diǎn)不同的應(yīng)用；在同一臺(tái)主機(jī)上，通過(guò)TCP（或者UDP）的端口號(hào)，知道把報(bào)文交給哪個(gè)應(yīng)用程序。TCP協(xié)議TCP和UDP的端口號(hào)分成三類(lèi)：低于255的端口號(hào)用于公共應(yīng)用，如FTP、Telnet、SMTP和HTTP的端口號(hào)分別為21、23、25和80255~1023分配給各個(gè)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(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。UDP協(xié)議在發(fā)送過(guò)程中不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的緩存，沒(méi)有連接的管理過(guò)程，在UDP模式下，通過(guò)應(yīng)用程序支持的超時(shí)重傳和對(duì)報(bào)文進(jìn)行編號(hào)來(lái)防止重復(fù)和保證報(bào)文的有效到達(dá)。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(wú)連接的不可靠傳輸協(xié)議TCP復(fù)雜、UDP簡(jiǎn)單UDP適合實(shí)時(shí)要求高的通信傳輸（如語(yǔ)音），TCP由于開(kāi)銷(xiāo)大所以實(shí)時(shí)性不