No3IP和數(shù)通基礎知識分析課件

數(shù)據(jù)通信基礎知識——————江蘇聯(lián)通技術交流——————山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的生SOHOIntranetServerIP

Hotel移動?

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是為數(shù)據(jù)提供通信業(yè)務而組成的網(wǎng)絡。?

數(shù)據(jù)通信是通過數(shù)據(jù)電路將分布在遠地的數(shù)據(jù)終端設備與計算機系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲和處理的系統(tǒng)。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的生數(shù)據(jù)通信網(wǎng)在方面有三種素l末端p用戶與通信網(wǎng)之間的接口設備nn用戶的消息與收發(fā)的電信號相互轉(zhuǎn)換pp傳輸電信號的信道nn包括有線、無線、光纜等線路交路由選擇、接續(xù)控制的設備n山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的展廣域網(wǎng)，協(xié)議（包括TCP/IP協(xié)議、IPX/SPX協(xié)議））網(wǎng)絡互聯(lián)1980’s–至今HostHost基于網(wǎng)絡的連接1970’s–1980’s局域網(wǎng)（LAN，LocalAreaNetwork）ARPANET（AdvancedResearchProjectsAgencyNetwork），阿帕網(wǎng)，基于分組交換（packetswitching）的網(wǎng)絡。簡單連接1960’s–1970’s低速連接主機網(wǎng)絡山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的展——網(wǎng)分按照通信網(wǎng)覆蓋的地理范，劃分l局域網(wǎng)

（LAN，LocalAreaNetwork）。房間、樓宇或園區(qū)等。p城域網(wǎng)

（MAN，MetropolitanAreaNetwork）。城市，地域等。p廣域網(wǎng)

（WAN，WideAreaNetwork）。國家，洲等。pLANWANWAN山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的展——典型構(gòu)Internet骨干網(wǎng)電信級業(yè)務骨干網(wǎng)骨干網(wǎng)PE業(yè)務分離骨干網(wǎng)ASBRNGN3G城域網(wǎng)核心層核心路由器PIP專線IDC城域網(wǎng)ASBR城域網(wǎng)匯聚層綜合業(yè)務接入、承載、傳送匯聚路由器MPLS

VPNPE

業(yè)務識別、區(qū)分服務城域網(wǎng)接入層BASBASBA

AR/PESBA

AR/PESBA

AR/PESBASAR/PEDarkFiberIPDSLAM以太網(wǎng)接入網(wǎng)L2MSTPHomeGatewayRTU雙絞線個人用戶集團專線用戶IAD

PC

STBIAD

PC

STB山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的準l準p

國ISO）n大

型

網(wǎng)

準的制定，提出

OSI參考模型p子器工程IEEE）n提供網(wǎng)硬件上的準，如

IEEE

802.3以太網(wǎng)準p子工EIA/TIA）n物理范了接器及相關氣方面特性p

國盟ITU）n廣域接的信網(wǎng)準的定，如

X.25、FrameRelayp

INTERNET工程任委會IETF）n互網(wǎng)相關技范的研和制定山東華辰泰爾信息科技股份有限公司OSI參考模型通信通信的雙方需要“講”相同的語言協(xié)議v

OSIRM(OpenSystemInterconnectionReferenceModel)開放系統(tǒng)互連參考模型網(wǎng)絡通信的過程很復雜，需要降低網(wǎng)絡設計的復雜性協(xié)議1984年，ISO組織發(fā)布了OSI參考模型分層OSI7層模型山東華辰泰爾信息科技股份有限公司OSI七層框架應用層協(xié)議APDU

提供應用程序間通信PPDU

處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)加密等SPDU

建立、維護和管理會話應用層應用層表示層表示層協(xié)議會話層協(xié)議表示層會話層會話層傳輸層協(xié)議網(wǎng)絡層協(xié)議TPDU

建立主機端到端

接連傳輸層傳輸層報文

尋址和路由選擇網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議物理層協(xié)議幀提供介質(zhì)訪問、鏈路管理等數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層比特流傳輸比特物理層物理層主機A主機B數(shù)據(jù)單元功

能山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數(shù)據(jù)的封裝與解封裝過程Hello!Internet山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數(shù)據(jù)的封裝與解封裝過程高層數(shù)據(jù)應用層表示層會話層PDUHello段TCP/UDP頭

Hello傳輸層網(wǎng)絡層LLC子層TCP/UDP頭

Hello報文IP包頭LLC子層

IP包頭TCP/UDP頭

Hello幀數(shù)據(jù)鏈路層MAC子層MAC子層

LLC子層

IP包頭TCP/UDP頭

Hello

FCS比特物理層山東華辰泰爾信息科技股份有限公司OSI七層模型與TCP/IP模型的比較TCP/IP模型七層模型應用層

Application表示層

Presentation應用層Application會話層傳輸層網(wǎng)絡層Session傳輸層TransportTransportNetwork互聯(lián)網(wǎng)層Internet數(shù)據(jù)鏈路層

Datalink物理層

Physical網(wǎng)絡層Network當前，TCP/IP已經(jīng)成為網(wǎng)際互連事實上標準，它不同于OSI的七層模型，TCP/IP使用更為簡單的四層模型，TCP/IP四層模型中的下兩層構(gòu)成了子網(wǎng)訪問層，它主要為網(wǎng)絡設備提供數(shù)據(jù)通路的作用。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page數(shù)據(jù)端到端送程GEFHostBHostAABCD應用層應用層RouterB

………..

RouterE傳輸層網(wǎng)絡層傳輸層網(wǎng)絡層SwitchASwitchF網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)鏈路層物理層山東華辰泰爾信息科技股份有限公司TCP/IP協(xié)議的結(jié)構(gòu)n

IP協(xié)議是整個TCP/IP協(xié)議的核心。l

網(wǎng)絡層包括：IP(InternetProtocol)協(xié)議、ICMP(InternetControlMessageProtocol)控制報文協(xié)議、ARP(AddressResolutionProtocol)地址轉(zhuǎn)換協(xié)議、RARP(ReverseARP)反向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議。?

IP是網(wǎng)絡層的核心，通過路由選擇將下一跳IP封裝后交給接口層。?

ICMP是網(wǎng)絡層的補充，可以回送報文。用來檢測網(wǎng)絡是否通暢。Ping命令就是發(fā)送ICMP的echo包，通過回送的echorelay進行網(wǎng)絡測試。?

ARP是正向地址解析協(xié)議，通過已知的IP，尋找對應主機的MAC地址。?

RARP是反向地址解析協(xié)議，通過MAC地址確定IP地址。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageTCP/IP協(xié)議的結(jié)構(gòu)n

IP協(xié)議是整個TCP/IP協(xié)議的核心。l

傳輸層協(xié)議主要是：傳輸控制協(xié)議TCP(Transmission

Control

Protocol)和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議

UDP(User

Datagramrotocol)?

TCP

是面向連接的通信協(xié)議，通過三次握手建立連接，通訊時完成時要拆除連接。?

UDP是面向無連接的通訊協(xié)議，UDP數(shù)據(jù)包括目的端口號和源端口號信息，由于通訊不需要連接，所以可以實現(xiàn)廣播發(fā)送。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageTCP/IP協(xié)議的結(jié)構(gòu)n

IP協(xié)議是整個TCP/IP協(xié)議的核心。l

應用層一般是面向用戶的服務。如FTP、TELNET、DNS、SMTP、POP3。?

FTP(FileTransmisionProtocol)是文件傳輸協(xié)議，一般上傳下載用FTP服務，數(shù)據(jù)端口是20H，控制端口是21H。。?

Telnet服務是用戶遠程登錄服務，使用23H端口，使用明碼傳送，保密性差、簡單方便。?

DNS(Domain

Name

Service)是域名解析服務，提供域名到IP地址之間的轉(zhuǎn)換。?

SMTP(SimpleMail

TransferProtocol)是簡單郵件傳輸協(xié)議，用來控制信件的發(fā)送、中轉(zhuǎn)。?

POP3(Post

Office

Protocol

3)是郵局協(xié)議第3版本，用于接收郵件。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageTCP報頭山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page端口的作用l

TCP和UDP協(xié)議都使用了套接字(Socket)和端口(Port)的概念。l

套接字代表的是一個連接，而端口標明了傳輸層給哪個應用程序提供服務。l

發(fā)送套接字＝源IP地址＋源端口號l

接收套接字＝目的IP地址＋目的端口號山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageIP數(shù)據(jù)包的格式018234567優(yōu)先級未用DTRC0416192431版本首部長度標

識服務類型總

長

度段

偏

移首

部

檢

驗

和20標志字節(jié)固定長度壽

命協(xié)

議源

站地

址IP目

的

站地

址IP長

度

可

變

的

任

選

字

段填

充長度可變數(shù)

據(jù)...一個IP數(shù)據(jù)報由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分長度是固定的20個字節(jié)，后面部分的長度則是可變長度。在IP數(shù)據(jù)報中含有數(shù)據(jù)源和目的地的地址。協(xié)議字段占8bit，它指出此數(shù)據(jù)攜帶的運輸層數(shù)據(jù)是使用何種協(xié)議，以便目的主機的IP層知道應將此數(shù)據(jù)報上交給哪個進程。常用的一些協(xié)議和響應的協(xié)議字段值是：UDP（17）、TCP（6）、ICMP（1）、GGP（3）、EGP（8）、IGP（9）、OSPF（89）、以及ISO的TP4（29）。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司什么IP地址n

一個32位整數(shù)，網(wǎng)絡中標識一個主機。通常寫成4個整數(shù)的方式，中間用如n

仿佛寄信所需要的地址，包括街道名稱和門牌號碼。n

街道名稱對應網(wǎng)絡號，門牌號碼對應主機地址。IP地址：

網(wǎng)絡號NetworkID主機號HostID號郵政地址：門牌號碼街道名稱山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageIP地址的特點n

IP地址是有層次結(jié)構(gòu)的n

IP地址不能反映主機的地理位置n

IP地址的分配對象是機構(gòu)、組織等地理上的虛擬實體n

外部的IP地址是向NIC(Network

Information

Center)申請的，內(nèi)部的如或者為局域網(wǎng)內(nèi)部地址。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageIP地址的分類n

大的街道可以容納的門牌號碼多，小的則相反。同樣，對于網(wǎng)絡的IP地址也是大同小異的，大的網(wǎng)絡容納的IP地址多一些門牌號碼。n

根據(jù)網(wǎng)絡的大小不同可以分為A、B、C、D、E等幾類IP地址，常用的有A、B、C三類。網(wǎng)絡號主機號8位8位8位8位8位8位A類B類C類8位8位8位8位8位8位山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageIP地址的分類n

A，B，C類IP地址的網(wǎng)絡號是有規(guī)定的。n

A：8位網(wǎng)絡號，第一字節(jié)1～126，一共有224個主機n

B：16位網(wǎng)絡號，第一字節(jié)128～191，一共216個主機n

C：24位網(wǎng)絡號，第一字節(jié)192～223，一共2

個主機8山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageIP地址的分類n

有一些特殊的IP地址，常用的如下：?

表示一個網(wǎng)絡，通常在路由表上看到它，代表缺省路由。?

55

用于在本地網(wǎng)絡內(nèi)廣播信息。?

所有主機地址位為1的地址，如55

或者這些為廣播地址，發(fā)給此網(wǎng)段的所有主機。?

所有主機位為0的地址，表示網(wǎng)絡，而不是主機。如指的是IP地址為202.116.84.×構(gòu)成的網(wǎng)絡。?

網(wǎng)絡號碼為127.X.X.X.，這里為任何數(shù)。這樣的網(wǎng)絡號碼用作本地軟件回送測試（Loopback

test）之用。?

私網(wǎng)地址10.x.x.x172.16.x.x

至

172.31.x.x192.168.x.x山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page什么是子網(wǎng)掩碼n

IP地址在沒有相關的子網(wǎng)掩碼的情況下是不能存在的。n

子網(wǎng)掩碼定義了構(gòu)成IP地址的32位中有多少位定義網(wǎng)絡或者網(wǎng)絡及其子網(wǎng)。n

舉例說明子網(wǎng)掩碼如何作用于IP地址的。IP地址轉(zhuǎn)十進制子網(wǎng)掩碼10101100.01100100.00000000.00000000IP地址

10101100.01100100.00011110.00001100子網(wǎng)掩碼

11111111.11111111.00000000.00000000與運算山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page錯誤的子網(wǎng)掩碼p

TCP/IP協(xié)議規(guī)定，子網(wǎng)掩碼必須是相鄰的、連續(xù)的二進制位為1。比如子網(wǎng)掩碼輸入（轉(zhuǎn)換成二進制后為）后會出現(xiàn)如圖2-53所示的錯誤提示。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司子網(wǎng)掩碼決定網(wǎng)絡號和主機號①

假如某臺主機的IP地址，它的子網(wǎng)掩。將兩個數(shù)據(jù)AND運算后，所得出的中的0的字部分即網(wǎng)號。運算步如下：其中就是網(wǎng)絡號，在IP地址中剩下的即為主機號，即為78。②現(xiàn)有另一臺主機

的IP地址為，它的子網(wǎng)掩碼也是，則其網(wǎng)絡號為，主機號為83，因為這兩臺主機的網(wǎng)絡號都是，因此，這兩臺主機在同一網(wǎng)段內(nèi)。：兩臺算機各自的IP地址與子網(wǎng)掩AND運算后，如果得出的果是相同的，兩臺算機是于同一個子網(wǎng)上的。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司默認的子網(wǎng)掩碼n

在任何一種網(wǎng)絡中都定義了默認的子網(wǎng)掩碼。?

A類網(wǎng)絡的默認子網(wǎng)掩碼為：。?

B類網(wǎng)絡的默認子網(wǎng)掩碼為：。?

C類網(wǎng)絡的默認子網(wǎng)掩碼為：。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page為什么要劃分子網(wǎng)？p

試想，在192.168.*.*/24的網(wǎng)絡內(nèi)，所有主機的主機號都相同，都在同個網(wǎng)段內(nèi)，通常一個規(guī)模不大的小網(wǎng)絡這樣劃分子網(wǎng)沒有問題。p

但是，如果192.168.*.*的網(wǎng)絡內(nèi)有幾個有不同部門、相互之間禁止互訪時，就必須在此網(wǎng)段內(nèi)再次劃分子網(wǎng)。p

再者，在一個網(wǎng)絡再次將它劃成小的子網(wǎng)，有利于減少網(wǎng)絡風暴，縮小路由器中路由表的大小，也有利于信息安全。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司圖示如何劃分子網(wǎng)把主機位數(shù)“借”幾位出來充當網(wǎng)位，生出多的子網(wǎng)了結(jié)論：劃分子網(wǎng)時，隨著子網(wǎng)地址借用主機位數(shù)的增多，子網(wǎng)的數(shù)目隨之增加，而每個子網(wǎng)中可用的主機數(shù)逐漸減少。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司子網(wǎng)絡號的計算過程p

如B類網(wǎng)絡172.16.*.*的子網(wǎng)掩碼全1位數(shù)延長3位變?yōu)?9位，即，十進制表示p

跟IP地址按位與運算后，可分別得到子網(wǎng)部分二進制為000、001、010、011、100、101、110、111，轉(zhuǎn)換成十進制分別為：、、、、、、、共8個子網(wǎng)ID。p

所以172.16.

*.*/19表示有8個網(wǎng)段的B類網(wǎng)絡。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司子網(wǎng)劃例n

某公司分配到C地址。假需20個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)有5臺主機，如何劃分？山東華辰泰爾信息科技股份有限公司Page32三級層次的IP地址p三級層次的IP地址是：網(wǎng)絡號.

子網(wǎng)號.

主機號；第一級網(wǎng)絡號定義了網(wǎng)點的位置；第二級子網(wǎng)號定義了物理子網(wǎng)；第三級主機號定義了主機和路由器到物理網(wǎng)絡的連接；p三級層次的IP地址，一個IP分組的路由選擇的過程為三步：第一步轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)點，第二步轉(zhuǎn)發(fā)給物理子網(wǎng)，第三步轉(zhuǎn)發(fā)給主機。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司IP地址與上下層之間的地址轉(zhuǎn)換n

若要將網(wǎng)絡層中傳送的數(shù)據(jù)報交給目的主機，必須知道該主機的物理地址。n

必須在IP地址和主機的物理地址之間進行轉(zhuǎn)換，這用ARP協(xié)議來完成這個工作。n

人們難于記憶的主機號碼，容易記憶的主機名字，因此也需要在主機名字和IP地址之間進行轉(zhuǎn)換，這使用DNS來完成這個工作。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page數(shù)據(jù)包如何通過網(wǎng)卡發(fā)到以太網(wǎng)中n

以一個WWW數(shù)據(jù)為例應用層用戶數(shù)據(jù)端口為80，說明應用層是HTTP協(xié)議TCP頭傳輸層用戶數(shù)據(jù)加上源IP地址和目的IP地址并且在協(xié)議類型域說明是TCP協(xié)議網(wǎng)絡層用戶數(shù)據(jù)IP頭TCP頭加上源MAC地址和目的MAC地址并且在協(xié)議類型域說明是IP協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層以太頭TCP頭IP頭用戶數(shù)據(jù)最后通過物理鏈路發(fā)送出去山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page各層工作設備的比較其他網(wǎng)絡設備：中繼器（Repeater）：工作在物理層，在電纜之間逐個復制二進制位（bit）；橋接器（Bridge）：工作在鏈路層，在LAN之間存儲和轉(zhuǎn)發(fā)幀（frame）；協(xié)議轉(zhuǎn)換器（Gateway）：工作在三層以上，實現(xiàn)不同協(xié)議的轉(zhuǎn)換。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page交換機對數(shù)據(jù)包的處理n

交換機在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時，會根據(jù)MAC地址進行判斷，當目的地址為廣播地址時轉(zhuǎn)發(fā)到除去接收該消息包外的所有端口。如果MAC地址不為廣播地址時，則查找交換機上的端口MAC地址表，找到該MAC地址所在的該端口并只將該消息包轉(zhuǎn)發(fā)至找到的端口上。如果所有的表中都沒有該MAC地址則按廣播包處理。交換機存在的問題n

不在同一個網(wǎng)段內(nèi)的兩個主機，無法實現(xiàn)通信。n

一旦網(wǎng)絡內(nèi)廣播包太多就會影響網(wǎng)絡的速度，帶寬利用率將下降山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page路由器的出現(xiàn)n

由于兩個主機不在同一個網(wǎng)段，而且廣播包也不能到達對方，這時需要路由器對IP包進行轉(zhuǎn)發(fā)。n

路由器根據(jù)IP地址進行尋址的，所以路由器屬于第三層的網(wǎng)絡設備。n

路由器具有的特征：n

兩個或兩個以上的接口（用于連接不同的網(wǎng)絡）n

協(xié)議至少實現(xiàn)到網(wǎng)絡層（只有理解網(wǎng)絡層協(xié)議才能與網(wǎng)絡層通訊）n

至少支持兩種以上的子網(wǎng)協(xié)議（異種網(wǎng)）n

具有存儲、轉(zhuǎn)發(fā)、尋徑功能n

一組路由協(xié)議山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page路由器的作用n

路由（尋徑）n

異種網(wǎng)絡互連n

速率適配n

隔離網(wǎng)絡，防止廣播風暴，網(wǎng)絡安全（防火墻）n

分片和重組n

備份、流控山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page什么是路由n

路由是指導IP報文發(fā)送的路徑信息n

路由存在于三層網(wǎng)絡設備和主機中山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page路由的分類n

靜態(tài)路由n

手工配置n

動態(tài)路由n

通過路由協(xié)議學習n

直連路由n

系統(tǒng)直接生成山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page路由的格式包括兩大部分n目的地址（IP網(wǎng)段＋掩碼）n下一跳的地址或者端口例：缺省路由n目的地址全部為0例：山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page路由的匹配n

最長掩碼匹配例：如果有兩條路由n

當目的IP地址是時，數(shù)據(jù)包從轉(zhuǎn)發(fā)出去山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageVLAN基交換機把一個局域網(wǎng)分成若干組，組內(nèi)的各個用戶就象在同一個局域網(wǎng)內(nèi)(可能協(xié)議組的用戶位于很多的交換機上，而非一個交換機)一