《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)戰(zhàn)（第二版）》課件第二章 網(wǎng)絡(luò)怎樣讓“天涯若比鄰”

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)戰(zhàn)(第二版)網(wǎng)絡(luò)怎樣讓“天涯若比鄰”02章節(jié)導(dǎo)讀曾幾何時(shí)，由于科技不發(fā)達(dá)、信息不對(duì)稱、城鄉(xiāng)差距大等等因素，相隔萬里的人們大都處于“老死不相往來”的狀態(tài)。而隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，這種狀態(tài)逐漸演變?yōu)椤半u犬之聲相聞”，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的“天涯若比鄰”。通過了解網(wǎng)絡(luò)的“前世今生”，我們了解到網(wǎng)絡(luò)縮短了地域之間的差異，縮短了人與人之間的距離。那么網(wǎng)絡(luò)是如何將世界連為一體的呢？本項(xiàng)目我們就來學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等方面的內(nèi)容。0504030201理解協(xié)議的概念以及協(xié)議分層的原理學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)掌握OSI參考模型以及TCP/IP參考模型的含義熟悉常見的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)掌握PT6.0軟件的使用、交換機(jī)和路由器的簡(jiǎn)單配置任務(wù)2.1了解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2.1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間的通信合作，把計(jì)算機(jī)互聯(lián)的功能劃分成有明確定義的層次，并規(guī)定同層次實(shí)體通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口服務(wù)。簡(jiǎn)單地說，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)就是網(wǎng)絡(luò)各層及其協(xié)議的集合。因此，要理解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，就必須了解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層設(shè)計(jì)原理和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。協(xié)議是為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、約定和標(biāo)準(zhǔn)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)體之間有關(guān)通信規(guī)則的集合，也稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或通信協(xié)議。簡(jiǎn)單來說，協(xié)議就是計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信時(shí)事先達(dá)成的一種“約定”。這種“約定”規(guī)定兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間必須能夠支持相同的協(xié)議，并遵循相同協(xié)議進(jìn)行處理，才能實(shí)現(xiàn)相互通信。2.1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議我們舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。有A、B、C三個(gè)人，A只會(huì)說漢語(yǔ)，B只會(huì)說法語(yǔ)，C既會(huì)說漢語(yǔ)又會(huì)說法語(yǔ)。此時(shí)，假如A與B或者A與C要聊天，他們之間應(yīng)該如何溝通呢？對(duì)A與B來說，由于他們談話各自所用語(yǔ)言不同，因此雙方無法聊天；對(duì)A與C來說，兩人可以都約定使用漢語(yǔ)就可以聊天了。在這一過程中，我們可以將漢語(yǔ)和英語(yǔ)當(dāng)作“協(xié)議”，將聊天當(dāng)作“通信”，將說話的內(nèi)容當(dāng)作“數(shù)據(jù)”，因此，協(xié)議如同人們平常說話所用的語(yǔ)言。在計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)，可以認(rèn)為是依據(jù)類似于人類的“語(yǔ)言”，實(shí)現(xiàn)了相互通信。2.1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議協(xié)議的3要素是語(yǔ)義、語(yǔ)法和時(shí)序，其中：語(yǔ)義規(guī)定通信雙方彼此要“講什么”，即確定協(xié)議元素的類型；語(yǔ)法規(guī)定通信雙方彼此“如何講”，即確定協(xié)議元素的格式；時(shí)序又稱“同步”，用于規(guī)定事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明，即通信雙方動(dòng)作的時(shí)間、速度匹配和事件發(fā)生的順序等。2.1.2協(xié)議的分層為了便于理解分層設(shè)計(jì)的思想，我們以郵政系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明。如圖2-1所示，整個(gè)通信過程主要涉及三個(gè)層次，即用戶系統(tǒng)、郵局系統(tǒng)和運(yùn)輸部門系統(tǒng)。郵政系統(tǒng)中的各種約定都是為了將信件從寫信人送到收信人而設(shè)計(jì)的，也就是說，它們是因信息的流動(dòng)而產(chǎn)生的。這些約定可以分為兩種，一種是同等機(jī)構(gòu)間的約定，如用戶之間的約定、郵政局之間的約定和運(yùn)輸部門之間的約定；另一種是不同機(jī)構(gòu)之間的約定，如用戶與郵政局之間的約定、郵政局與運(yùn)輸部門之間的約定。圖2-1郵政系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)2.1.2協(xié)議的分層不同計(jì)算機(jī)同等層之間的通信規(guī)則就是該層使用的協(xié)議，如有關(guān)第N層通信規(guī)則的集合就是第N層的協(xié)議；而同一計(jì)算機(jī)不同功能層之間的通信規(guī)則稱為接口(Interface)。對(duì)于不同的網(wǎng)絡(luò)來說，它的分層數(shù)量、各層的名稱和功能以及協(xié)議都各不相同。在網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于第N層協(xié)議來說，它不知道上下層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但可以獨(dú)立完成某種功能，并且為上層提供服務(wù)，使用下層提供的服務(wù)。2.1.3協(xié)議的分層分層的好處協(xié)議分層的好處有以下四個(gè)方面：(1)各層之間相互獨(dú)立。高層不需要知道底層是如何實(shí)現(xiàn)的，僅需知道該層通過層間的接口所提供的服務(wù)即可。(2)靈活性好。某層改變時(shí)，只要層間接口不變，則不影響上下層。(3)結(jié)構(gòu)上可分割。各層都可采用最合適的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。(4)復(fù)雜性低，易于排錯(cuò)，具有更好的互操作性。任務(wù)2.2

熟記計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)2.2.1OSI參考模型隨著信息技術(shù)的發(fā)展，不同結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)已成為迫切需要解決的問題。為此，許多標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)積極開展了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化方面的工作，其中最為著名的就是1984年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(InternationalStandardOrganization，ISO)提出的開放系統(tǒng)互連參考模型，即OSI參考模型(OpenSystemInterconnection，OSI)。該模型對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可以與位于世界上任何地方、同樣遵循同一標(biāo)準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行通信。2.2.1OSI參考模型OSI參考模型將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信分成了易于理解的7層，其中上3層主要與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相關(guān)，負(fù)責(zé)對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼等操作；下4層主要是負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通訊，負(fù)責(zé)將用戶的數(shù)據(jù)傳遞到目的地。如圖所示，從下往上依次為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。2.2.1OSI參考模型

物理層的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)通信雙方的物理連接，以比特流(bits)的形式透明地傳送數(shù)據(jù)信息，并向數(shù)據(jù)鏈路層提供透明的傳輸服務(wù)(透明表示經(jīng)過實(shí)際電路傳送后，被傳送的比特流沒有發(fā)生任何變化，電路對(duì)其并沒有產(chǎn)生任何影響)。所有的通信設(shè)備、主機(jī)等網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備都要按照物理層的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)則進(jìn)行設(shè)計(jì)并通過物理線路互聯(lián)，這些都構(gòu)成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。物理層建立在傳輸介質(zhì)的基礎(chǔ)上，是系統(tǒng)和傳輸介質(zhì)的物理接口，它是OSI模型的最低層。

物理層相關(guān)連接介質(zhì)包括線纜、雙絞線、光纖、無線；典型設(shè)備包括中繼器、集線器。物理層2.2.1OSI參考模型比特流即一系列的“0”和“1”。這些比特流到底代表什么意思，物理層并不關(guān)心，只保證能傳輸比特即可。至于傳輸?shù)膬?nèi)容和質(zhì)量，由它的上一層負(fù)責(zé)，這也驗(yàn)證了OSI分層的意義，每層都有每層的特定任務(wù)，每層的任務(wù)由該層的協(xié)議功能來確定。提示2.2.1OSI參考模型數(shù)據(jù)鏈路層可將物理層傳來的0、1信號(hào)組成數(shù)據(jù)幀的格式，在相鄰網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路連接，并傳輸數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)數(shù)據(jù)單元。該層負(fù)責(zé)在傳送過程中進(jìn)行糾錯(cuò)和恢復(fù)，它將糾錯(cuò)碼添加到即將發(fā)送的幀中，并對(duì)收到的幀進(jìn)行計(jì)算和校驗(yàn)，不完整及有缺陷的幀在該層都將被丟棄。如果能夠判斷出有缺陷幀的來源，則返回一個(gè)錯(cuò)誤幀。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不同，數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議可分為兩類：一類是針對(duì)廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，如HDLC、PPP等；一類是局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，如MAC子層協(xié)議和LLC子層協(xié)議。

數(shù)據(jù)鏈路層所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)稱為“幀”，典型設(shè)備有網(wǎng)橋和二層交換機(jī)(“二層”就是指數(shù)據(jù)鏈路層)等。數(shù)據(jù)鏈路層2.2.1OSI參考模型網(wǎng)絡(luò)層是OSI參考模型中最重要的一層，主要功能是完成數(shù)據(jù)包的尋址和路由選擇。在數(shù)據(jù)鏈路層中，討論的是“鏈路”之間的通信問題，即兩臺(tái)相鄰設(shè)備之間的通信(相鄰是指兩設(shè)備之間沒有其他中間節(jié)點(diǎn))。但是在實(shí)際中，兩臺(tái)設(shè)備可能相隔甚遠(yuǎn)，中間可能包含很多段“鏈路”，網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)解決由多條“鏈路”組成的通信子網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳送問題。假設(shè)從節(jié)點(diǎn)A到節(jié)點(diǎn)B中間有多條鏈路，如A→M→B、A→C→D→E→B等。對(duì)于數(shù)據(jù)鏈路層來說，只用處理兩點(diǎn)間的鏈路，因此沒有路徑選擇的問題。而從A端到B端，實(shí)際存在多條路徑，那么應(yīng)該如何選擇路徑呢？這就是網(wǎng)絡(luò)層要解決的“尋址和路由選擇”的問題。網(wǎng)絡(luò)層2.2.1OSI參考模型

網(wǎng)絡(luò)層的功能就是要選擇合適的路徑轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，使發(fā)送方的數(shù)據(jù)能夠正確無誤地按目的地址尋找到接收方的路徑，并將數(shù)據(jù)包交給接收方。

在網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)傳送的單位是包。網(wǎng)絡(luò)層有一個(gè)最重要的協(xié)議就是著名的IP協(xié)議。IP協(xié)議把上一層傳下來的數(shù)據(jù)切割封裝成IP數(shù)據(jù)包，并將其送入因特網(wǎng)進(jìn)行傳輸。典型設(shè)備有路由器和三層交換機(jī)等。網(wǎng)絡(luò)層的功能2.2.1OSI參考模型傳輸層的功能是接收上一層發(fā)來的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分段，建立端到端的連接，保證數(shù)據(jù)從一端正確傳送到另一端。它處于七層體系的中間，向下是通信服務(wù)的最高層，向上是用戶功能的最底層。傳輸層負(fù)責(zé)提供兩節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的可靠傳送。當(dāng)兩節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系確定之后，傳輸層負(fù)責(zé)監(jiān)督工作。傳輸層在網(wǎng)絡(luò)層的基礎(chǔ)上提供可靠的“面向連接”和不可靠的“面向無連接”的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)、差錯(cuò)控制和流量控制。在具有傳輸層功能的協(xié)議中，最主要的兩個(gè)是TCP和UDP。傳輸層2.2.1OSI參考模型會(huì)話層（1）建立會(huì)話（2）保持會(huì)話A、B兩臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間要通信，要建立一條會(huì)話供其使用，在建立會(huì)話的過程中也會(huì)有身份驗(yàn)證、權(quán)限鑒定等環(huán)節(jié)當(dāng)數(shù)據(jù)傳遞完成后，OSI會(huì)話層不一定會(huì)立刻將兩者這條通信會(huì)話斷開，它會(huì)根據(jù)應(yīng)用程序和應(yīng)用層的設(shè)置對(duì)該會(huì)話進(jìn)行維護(hù)。（3）斷開會(huì)話當(dāng)應(yīng)用程序或應(yīng)用層規(guī)定的超時(shí)時(shí)間到期后，OSI會(huì)話層才會(huì)釋放這條會(huì)話?；蛘逜、B重啟、關(guān)機(jī)、手動(dòng)執(zhí)行斷開連接的操作時(shí)，OSI會(huì)話層也會(huì)將A、B之間的會(huì)話斷開。2.2.1OSI參考模型表示層電腦從網(wǎng)卡收到一串?dāng)?shù)據(jù)時(shí)，這些數(shù)據(jù)在電腦中都是二進(jìn)制的格式，我們?nèi)祟愂强床欢M(jìn)制的，需要表示層幫忙將這些二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成我們能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)。表示層的基本功能就是對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行編譯，對(duì)收到或發(fā)出的數(shù)據(jù)根據(jù)應(yīng)用層的特征進(jìn)行處理，如處理文字、圖片、音頻等，或?qū)嚎s文件進(jìn)行解壓縮、對(duì)加密文件進(jìn)行解密等。2.2.1OSI參考模型應(yīng)用層應(yīng)用層提供各種各樣的應(yīng)用層協(xié)議，這些協(xié)議嵌入在各種應(yīng)用程序中，為用戶與網(wǎng)絡(luò)之間提供一個(gè)溝通的接口。例如我們要看網(wǎng)頁(yè)時(shí)，只需打開IE瀏覽器，輸入一個(gè)網(wǎng)址，就可進(jìn)入相應(yīng)的網(wǎng)站。這個(gè)IE瀏覽器就是用戶瀏覽網(wǎng)頁(yè)的應(yīng)用工具，是基于HTTP協(xié)議開發(fā)的，HTTP是一個(gè)應(yīng)用層的協(xié)議。2.2.2TCP/IP參考模型

OSI參考模型雖然是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但是它層次多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在實(shí)際中完全遵從OSI參考模型的協(xié)議幾乎沒有。目前流行的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是TCP/IP參考模型，它已成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，Internet就是基于TCP/IP參考模型建立的。

TCP/IP參考模型分為應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)互連層和網(wǎng)絡(luò)接口層四個(gè)層次，如圖所示。2.2.2TCP/IP參考模型網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層是TCP/IP模型的最低層。實(shí)際上TCP/IP參考模型沒有真正描述這一層的實(shí)現(xiàn)，只是要求能夠提供給其上層—網(wǎng)絡(luò)互連層—一個(gè)訪問接口，以便在其上傳遞IP分組。由于這一層次未被定義，所以其具體的實(shí)現(xiàn)方法會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)類型的不同而不同。

這一層的作用是負(fù)責(zé)接收從網(wǎng)絡(luò)層傳來的IP數(shù)據(jù)包并將IP數(shù)據(jù)包通過低層物理網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去；或者從低層物理網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，然后抽出IP數(shù)據(jù)包交給網(wǎng)絡(luò)層。2.2.2TCP/IP參考模型網(wǎng)絡(luò)互連層網(wǎng)絡(luò)互連層與OSI參考模型中的網(wǎng)絡(luò)層相當(dāng)，是整個(gè)TCP/IP協(xié)議棧的核心。它的功能是把分組發(fā)往目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)。同時(shí)，為了盡快地發(fā)送分組，可能需要沿不同的路徑同時(shí)進(jìn)行分組傳遞。因此，分組到達(dá)的順序和發(fā)送的順序可能不同，這就需要上層必須對(duì)分組進(jìn)行排序。網(wǎng)絡(luò)互連層定義了分組格式和協(xié)議，即IP協(xié)議(InternetProtocol)。網(wǎng)絡(luò)互連層除了需要完成路由的功能外，還可以完成將不同類型的網(wǎng)絡(luò)(異構(gòu)網(wǎng))互連的任務(wù)。除此之外，網(wǎng)絡(luò)互連層還需要完成擁塞控制的功能。2.2.2TCP/IP參考模型傳輸層傳輸層的作用與OSI參考模型中傳輸層的作用是一樣的。在TCP/IP模型中，傳輸層的功能是在源結(jié)點(diǎn)和目的結(jié)點(diǎn)的兩個(gè)進(jìn)程之間提供可靠的端到端的數(shù)據(jù)傳輸。傳輸層定義了兩種服務(wù)質(zhì)量不同的協(xié)議。即傳輸控制協(xié)議(TransmissionControlProtocol，TCP)和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UserDatagramProtocol，UDP)。

2.2.2TCP/IP參考模型應(yīng)用層

TCP/IP模型將OSI參考模型中的會(huì)話層和表示層的功能合并到應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用層面向不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用引入了不同的應(yīng)用層協(xié)議，它主要為用戶提供多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，如電子郵件、遠(yuǎn)程登錄等。應(yīng)用層包含了所有高層協(xié)議，早期的高層協(xié)議有虛擬終端協(xié)議(Telnet)、文件傳輸協(xié)議(FileTransferProtocol，F(xiàn)TP)、電子郵件傳輸協(xié)議(SimpleMailTransferProtocol，SMTP)。Telnet協(xié)議允許用戶登錄到遠(yuǎn)程機(jī)器并在其上工作；FTP協(xié)議提供了有效地將數(shù)據(jù)從一臺(tái)機(jī)器傳送到另一臺(tái)機(jī)器的機(jī)制；SMTP協(xié)議用來有效和可靠地傳遞郵件。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，應(yīng)用層又加入了許多其他協(xié)議，如用于將主機(jī)名映射到它們的網(wǎng)絡(luò)地址的域名服務(wù)(DNS)，用于搜索因特網(wǎng)上信息的超文本傳輸協(xié)議(HTTP)等。2.2.3OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較模型對(duì)比

圖2-4

OSI和TCP/IP對(duì)比圖1)兩者層數(shù)不同

OSI參考模型有7層，而TCP/IP參考模型只有4層，但兩者都有網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。2)兩者服務(wù)類型不同

OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層提供面向連接和無連接兩種服務(wù)，而傳輸層只提供面向連接服務(wù)；TCP/IP模型在網(wǎng)絡(luò)層只提供無連接服務(wù)，但在傳輸層卻提供面向連接和無連接兩種服務(wù)。2.2.3OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較模型對(duì)比

圖2-4

OSI和TCP/IP對(duì)比圖3)概念區(qū)分不同

OSI參考模型明確區(qū)分了服務(wù)、接口和協(xié)議3個(gè)基本概念。

(1)服務(wù)。每一層都為其上層提供服務(wù)。服務(wù)的概念描述了該層所做的工作，并不涉及服務(wù)的實(shí)現(xiàn)以及上層實(shí)體如何訪問的問題。

(2)接口。層間接口描述了高層實(shí)體如何訪問低層實(shí)體提供的服務(wù)。接口定義了服務(wù)訪問所需的參數(shù)和期望的結(jié)果。同樣，接口仍然不涉及到某層實(shí)體的內(nèi)部機(jī)制。

(3)協(xié)議。協(xié)議是某層的內(nèi)部事務(wù)。只要能夠完成它必須提供的功能，對(duì)等層之間可以采用任何協(xié)議，且不影響到其他層。

而TCP/IP模型并不十分清晰地區(qū)分服務(wù)、接口和協(xié)議這些概念。相比TCP/IP模型，OSI模型中的協(xié)議具有更好的隱蔽性，在發(fā)生變化時(shí)也更容易被替換。2.2.3OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較模型對(duì)比

圖2-4

OSI和TCP/IP對(duì)比圖4)通用性不同

OSI參考模型是在其協(xié)議被開發(fā)之前設(shè)計(jì)出來的。這意味著OSI模型并不是基于某個(gè)特定的協(xié)議集而設(shè)計(jì)的，因而它更具有通用性。但另一方面，也意味著OSI模型在協(xié)議實(shí)現(xiàn)方面存在某些不足。

TCP/IP模型正好相反。先有TCP/IP協(xié)議，而模型只是對(duì)現(xiàn)有協(xié)議的描述，因而協(xié)議與模型非常吻合。但是TCP/IP模型不適合其他協(xié)議棧。因此，它在描述其他非TCP/IP網(wǎng)絡(luò)時(shí)用處不大。

綜上所述，使用OSI參考模型可以很好地討論計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，但是OSI協(xié)議并未流行。TCP/IP模型正好相反，其模型本身實(shí)際上并不存在，只是對(duì)現(xiàn)存協(xié)議的一個(gè)歸納和總結(jié)，但卻被廣泛使用。2.2.3OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信過程

我們以發(fā)送郵件為例，分析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信過程。1)應(yīng)用程序處理(1)

A用戶啟動(dòng)郵件應(yīng)用程序，填寫收件人郵箱和發(fā)送內(nèi)容，點(diǎn)擊“發(fā)送”，開始TCP/IP通信。(2)應(yīng)用程序?qū)Πl(fā)送的內(nèi)容進(jìn)行編碼處理，這一過程相當(dāng)于OSI的表示層功能。(3)由A用戶所使用的郵件軟件決定何時(shí)建立通信連接、何時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)的管理，這一過程相當(dāng)于OSI的會(huì)話層功能。(4)發(fā)送時(shí)建立連接，并通過TCP連接發(fā)送數(shù)據(jù)，其過程是首先將應(yīng)用層數(shù)據(jù)發(fā)送給下一層的TCP，再做實(shí)際轉(zhuǎn)發(fā)處理。2.2.3OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信過程

2)

TCP模塊的處理

傳輸層TCP負(fù)責(zé)建立連接、發(fā)送數(shù)據(jù)以及斷開連接。TCP將應(yīng)用層發(fā)來的數(shù)據(jù)可靠地傳輸至對(duì)端，需要在應(yīng)用層數(shù)據(jù)前段加上TCP的首部(TCP首部包括源端口號(hào)、目標(biāo)端口號(hào)、序列號(hào)、校驗(yàn)和)，然后才可以將附加了TCP首部的包發(fā)送給IP模塊。3)

IP模塊的處理

IP層將上層傳來的附加了TCP首部的包當(dāng)做自己的數(shù)據(jù)，在該數(shù)據(jù)前段加上自己的IP首部，生成IP包；然后參考路由表決定接受此IP包的路由或主機(jī)，依次發(fā)送到對(duì)應(yīng)的路由器或主機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口的驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)真正地發(fā)送數(shù)據(jù)；最后將MAC地址和IP地址交給以太網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。4)發(fā)送端網(wǎng)絡(luò)接口的處理

數(shù)據(jù)鏈路層將上層傳來的IP包附加上以太網(wǎng)首部(該首部包括收、發(fā)端的MAC地址以及標(biāo)志以太網(wǎng)類型的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)協(xié)議)生成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，通過物理層傳輸給接收端。此外，數(shù)據(jù)鏈路層還要對(duì)該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進(jìn)行發(fā)送處理，生成FCS(FrameCheckSequence)校驗(yàn)序列，由硬件計(jì)算添加到包的后面，以判斷數(shù)據(jù)包是否由于噪聲而破壞。

之后就可以通過物理層傳輸了，即包的接收處理。2.2.3OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信過程

5)接收端網(wǎng)絡(luò)接口的處理

主機(jī)接收到以太網(wǎng)包以后，首先從包首部找到MAC地址判斷是否為發(fā)給自己的包，如果不是則丟棄數(shù)據(jù)。如果是發(fā)給自己的包，就查找包首部中的類型域，確定傳送過來的數(shù)據(jù)類型，傳給相應(yīng)的子程序進(jìn)行處理(若是IP類型作為傳給IP，若是ARP類型則傳給ARP處理)；若沒有對(duì)應(yīng)的類型，則丟棄數(shù)據(jù)。6)

IP模塊的處理

IP模塊收到包以后，如果包首部的IP地址與自己的IP地址匹配，則接收數(shù)據(jù)并查找上一層協(xié)議。如果上一層是TCP就傳給TCP處理，如果是UDP則傳給UDP處理。7)

TCP模塊的處理

TCP模塊首先會(huì)計(jì)算校驗(yàn)和，判斷數(shù)據(jù)是否被破壞；然后檢查是否按照序號(hào)接收數(shù)據(jù)；最后檢查端口號(hào)，確定具體的應(yīng)用程序。

數(shù)據(jù)接收完畢后，接收端會(huì)發(fā)送一個(gè)“確認(rèn)回執(zhí)”給發(fā)送端。如果該信息一直未到達(dá)，那么發(fā)送端會(huì)認(rèn)為接收端沒有接收數(shù)據(jù)而一直反復(fù)發(fā)送。數(shù)據(jù)完整地接收以后，會(huì)傳給由端口號(hào)識(shí)別的應(yīng)用程序。2.2.3OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信過程

8)應(yīng)用程序的處理

接收端應(yīng)用程序會(huì)直接接收發(fā)送的數(shù)據(jù)。如果接收正常，會(huì)返回“處理正常”的回執(zhí)，否則會(huì)發(fā)送相應(yīng)的錯(cuò)誤信息。

現(xiàn)在，接收端主機(jī)B就可以閱讀郵件了。2.2.4電路交換、報(bào)文交換與分組交換計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信過程

在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，不相鄰節(jié)點(diǎn)之間的通信只能通過中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)接來實(shí)現(xiàn)。這些中轉(zhuǎn)的節(jié)點(diǎn)稱為交換節(jié)點(diǎn)，它們并不處理流經(jīng)的數(shù)據(jù)，只是簡(jiǎn)單地將數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送給另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直至到達(dá)目的地。數(shù)據(jù)交換技術(shù)就是用來解決資源子網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)如何通過通信子網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換問題的。通常使用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)有電路交換、報(bào)文交換和分組交換三種。2.2.4電路交換、報(bào)文交換與分組交換電路交換是以電路連接為目的的交換方式。電路交換是通信網(wǎng)中最早出現(xiàn)的一種交換方式，也是應(yīng)用最普遍的一種交換方式，主要應(yīng)用于電話通信網(wǎng)中，已有100多年的歷史。電路交換的基本過程可分為連接建立、通信和釋放連接三個(gè)階段。電路交換在通信之前要在通信雙方之間建立一條被雙方獨(dú)占的物理通路(由通信雙方之間的交換設(shè)備和鏈路逐段連接而成)；電路交換一旦建立，就占用一條中繼線路。即使我們不傳送信息，別人也不能使用。電路交換12.2.4電路交換、報(bào)文交換與分組交換優(yōu)點(diǎn)：傳輸延遲小，唯一的延遲是物理信號(hào)的傳播延遲。因?yàn)橐坏┙⑽锢磉B接，便不再需要交換開銷。一旦線路建立，通信雙方便獨(dú)享該物理線路，不會(huì)與其他通信發(fā)生沖突。電路交換12.2.4電路交換、報(bào)文交換與分組交換報(bào)文交換又稱存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)交換，報(bào)文整個(gè)地發(fā)送，一次一跳，是分組交換的前身。每一個(gè)結(jié)點(diǎn)都接收整個(gè)報(bào)文，檢查目標(biāo)結(jié)點(diǎn)地址，然后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的交通情況在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)；經(jīng)過多次的存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)，最后到達(dá)目標(biāo)，因而這樣的網(wǎng)絡(luò)叫存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)。報(bào)文交換22.2.4電路交換、報(bào)文交換與分組交換優(yōu)點(diǎn)：不需要為通信雙方預(yù)先建立一條專用的通信線路，不存在連接建立時(shí)延，用戶可隨時(shí)發(fā)送報(bào)文，提高了通信線路的利用率；由于采用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式，在報(bào)文交換中便于設(shè)置代碼檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)重發(fā)設(shè)施，加之交換結(jié)點(diǎn)還具有路徑選擇，就可以做到某條傳輸路徑發(fā)生故障時(shí)，重新選擇另一條路徑傳輸數(shù)據(jù)，提高了傳輸?shù)目煽啃?。?bào)文交換22.2.4電路交換、報(bào)文交換與分組交換分組交換也稱為包交換,是一種較新的通信方式，從20世紀(jì)60年代后才開始逐漸被人們認(rèn)可。我們所講的TCP/IP正是采用了分組交換技術(shù)，它將用戶通信的數(shù)據(jù)劃分成多個(gè)更小的等長(zhǎng)數(shù)據(jù)段，在每個(gè)數(shù)據(jù)段的前面加上必要的控制信息(攜帶源、目的地址和編號(hào)信息)作為數(shù)據(jù)段的首部，每個(gè)帶有首部的數(shù)據(jù)段就構(gòu)成了一個(gè)分組；首部指明該分組發(fā)送的地址，當(dāng)交換機(jī)收到分組之后，將根據(jù)首部中的地址信息將分組轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。這個(gè)過程就是分組交換。分組交換32.2.4電路交換、報(bào)文交換與分組交換在具有多個(gè)分組的報(bào)文中，分組交換中的中間交換設(shè)備在接收第二個(gè)分組之前，就可以轉(zhuǎn)發(fā)已經(jīng)接收到的第一個(gè)分組，即各個(gè)分組可以同時(shí)在各個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)之間傳送，減少了傳輸延遲，提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。分組交換除吞吐量較高外，還提供了一定程度的差錯(cuò)檢測(cè)和代碼轉(zhuǎn)換能力。因此，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)常常使用分組交換技術(shù)，偶爾才使用電路交換技術(shù)，但決不會(huì)使用報(bào)文交換技術(shù)。三者的區(qū)別4任務(wù)2.3熟悉網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備2.3.1中繼器和集線器由前面學(xué)到的知識(shí)可知，網(wǎng)絡(luò)的互連實(shí)質(zhì)上是對(duì)應(yīng)各層次的互連。根據(jù)OSI參考模型的層次結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)互連的層次與相應(yīng)的互連設(shè)備如圖2-11所示。中繼器(repeater)又稱為轉(zhuǎn)發(fā)器，是最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，適用于完全相同的兩類網(wǎng)絡(luò)的互連，主要功能是對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行再生和還原以及重新發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā)，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木嚯x。由于存在損耗，在線路上傳輸?shù)男盘?hào)功率會(huì)逐漸衰減，衰減到一定程度時(shí)將造成信號(hào)失真，因此會(huì)導(dǎo)致接收錯(cuò)誤。中繼器就是為解決這一問題而設(shè)計(jì)的，它負(fù)責(zé)完成物理線路的連接，對(duì)衰減的信號(hào)進(jìn)行放大，使接收信號(hào)與原數(shù)據(jù)相同。2.3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1）中繼器集線器(hub)也稱為集中器，它是一種特殊的多端口中繼器，用于連接多個(gè)設(shè)備和網(wǎng)段。集線器的主要功能是對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行再生、整形、放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，同時(shí)把所有節(jié)點(diǎn)集中在以它為中心的節(jié)點(diǎn)上。2.3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類2）集線器2.3.2網(wǎng)橋和二層交換機(jī)網(wǎng)橋11）網(wǎng)橋概述網(wǎng)橋像一個(gè)聰明的集線器。集線器是從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)電纜里接收信號(hào)，放大它們，將其送入下一個(gè)電纜。相比較而言，網(wǎng)橋?qū)蓚€(gè)相似的網(wǎng)絡(luò)連接起來，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的流通進(jìn)行管理。它工作于數(shù)據(jù)鏈路層，不但能擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的距離或范圍，而且可提高網(wǎng)絡(luò)的性能、可靠性和安全性。網(wǎng)橋可以是專門硬件設(shè)備，也可以由計(jì)算機(jī)加裝的網(wǎng)橋軟件來實(shí)現(xiàn)，只是需要計(jì)算機(jī)上安裝多個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器(網(wǎng)卡)。2.3.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類圖2-13所示是用一個(gè)網(wǎng)橋連接的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)橋的A端口連接A子網(wǎng)，B端口連接B子網(wǎng)。當(dāng)有數(shù)據(jù)包進(jìn)入端口A時(shí)，網(wǎng)橋從數(shù)據(jù)包中提取出源MAC地址和目的MAC地址，以源MAC地址更新轉(zhuǎn)發(fā)表；然后根據(jù)目的MAC地址查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找到該地址所對(duì)應(yīng)的端口號(hào)，進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。2.3.2網(wǎng)橋和二層交換機(jī)2）網(wǎng)橋的功能和特點(diǎn)(1)網(wǎng)橋能將一個(gè)較大的局域網(wǎng)分割為多個(gè)較小的局域網(wǎng)，進(jìn)而分隔較小局域網(wǎng)之間的廣播通信量，有利于提高互連網(wǎng)絡(luò)的性能與安全性。(2)網(wǎng)橋能將兩個(gè)以上相距較遠(yuǎn)的局域網(wǎng)互連成一個(gè)大的邏輯局域網(wǎng)，使局域網(wǎng)上的所有用戶都可以訪問服務(wù)器，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的范圍。(3)網(wǎng)橋可以互連兩個(gè)采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸介質(zhì)或不同傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)，但這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層以上應(yīng)采用相同或相兼容的協(xié)議。(4)網(wǎng)橋以“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”的方式實(shí)現(xiàn)互連網(wǎng)絡(luò)之間的通信。2.3.2網(wǎng)橋和二層交換機(jī)3）網(wǎng)橋的局限性(1)網(wǎng)橋互連的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)要求在數(shù)據(jù)鏈路層以上的各層采用相同或相兼容的協(xié)議。(2)網(wǎng)橋要處理接收到的數(shù)據(jù)信息，需要先存儲(chǔ)，再查找MAC地址與端口的對(duì)應(yīng)記錄表，因此增加了時(shí)延及數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間，降低了網(wǎng)絡(luò)性能。(3)網(wǎng)橋不能對(duì)廣播分組進(jìn)行過濾，因此無法避免廣播風(fēng)暴。(4)網(wǎng)橋沒有路徑選擇能力，不能對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析并選擇數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖酚伞ｋS著先進(jìn)的交換技術(shù)和路由技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)橋技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地落伍了。一般來說，現(xiàn)在很難再見到把網(wǎng)橋作為獨(dú)立設(shè)備的情況，而是使用二層交換機(jī)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)橋的功能。2.3.2網(wǎng)橋和二層交換機(jī)二層交換機(jī)21）二層交換機(jī)概述二層交換機(jī)工作于OSI參考模型的第二層，其本質(zhì)是網(wǎng)橋，所以又可以稱為多端口網(wǎng)橋。但網(wǎng)橋一般只有兩個(gè)端口，而交換機(jī)通常有多個(gè)端口，如12口、24口、48口等。2.3.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類交換機(jī)也有一張“MAC-端口”對(duì)應(yīng)表。和網(wǎng)橋不一樣的是，網(wǎng)橋的表是一對(duì)多的(一個(gè)端口號(hào)對(duì)多個(gè)MAC地址)，但交換機(jī)的表卻是一對(duì)一的，根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)更加高效，工作原理如圖所示。2.3.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類例如，節(jié)點(diǎn)A要向節(jié)點(diǎn)C發(fā)送數(shù)據(jù)幀，那么該幀中目的地址DA=節(jié)點(diǎn)C的地址(30-61-2C-61-02-16)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)A通過交換機(jī)傳送數(shù)據(jù)幀時(shí)，交換機(jī)的交換控制中心根據(jù)“端口號(hào)/MAC地址映射表”的對(duì)應(yīng)關(guān)系找出對(duì)應(yīng)幀目的地址的輸出端口號(hào)(端口5)，就可以為節(jié)點(diǎn)A到節(jié)點(diǎn)C建立端口1到端口5的連接。這種端口之間的連接可以根據(jù)需要同時(shí)建立多條，也就是說可以在多個(gè)端口之間建立多個(gè)并發(fā)連接。2.3.2網(wǎng)橋和二層交換機(jī)2）交換機(jī)和集線器的區(qū)別(1)工作層次不同：集線器屬于OSI參考模型的物理層設(shè)備，而交換機(jī)屬于數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。(2)工作方式不同：集線器采用的是廣播模式。當(dāng)集線器的某個(gè)端口工作時(shí)，其他所有端口都會(huì)收到信息，容易產(chǎn)生廣播風(fēng)暴。而交換機(jī)工作時(shí)，只有發(fā)出請(qǐng)求的端口和目的端口之間進(jìn)行通信，并不會(huì)影響其他端口。這種方式隔離了沖突域，有效抑制了廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生。(3)端口帶寬使用方式不同：集線器的所有端口共享帶寬，在同一時(shí)刻只能有兩個(gè)端口傳送數(shù)據(jù)；而交換機(jī)的每個(gè)端口獨(dú)享自己的固定帶寬，既可以工作在半雙工模式下，也可以工作在全雙工模式下。2.3.3路由器和三層交換機(jī)路由器1路由器工作在OSI體系結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)層，能夠根據(jù)一定的路由選擇算法，結(jié)合數(shù)據(jù)包中的目的IP地址，確定傳輸數(shù)據(jù)的最佳路徑。路由器同樣有一張地址與端口的對(duì)應(yīng)表，但與網(wǎng)橋和交換機(jī)的不同之處在于，網(wǎng)橋和交換機(jī)利用MAC地址來確定數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)端口，而路由器利用網(wǎng)絡(luò)層中的IP地址來作出相應(yīng)的決定。由于路由選擇算法比較復(fù)雜，路由器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速度比網(wǎng)橋和交換機(jī)慢，主要用于廣域網(wǎng)之間或廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互連。2.3.3路由器和三層交換機(jī)路由器1路由器的主要功能：

(1)路由選擇。路由是指路由器接收到數(shù)據(jù)時(shí)，選擇最佳路徑將數(shù)據(jù)穿過網(wǎng)絡(luò)傳遞到目標(biāo)地址的行為。路由器為經(jīng)過它的每個(gè)分組都進(jìn)行路由選擇，尋找一條最佳的傳輸路徑將其傳遞到目的地址。

(2)連接網(wǎng)絡(luò)。路由器既可以將不同類型的網(wǎng)絡(luò)連接起來，又可以將局域網(wǎng)連接到Internet。

(3)劃分子網(wǎng)。路由器可以從邏輯上把網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)子網(wǎng)段，對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)施控制。

(4)隔離廣播。當(dāng)大量的廣播幀同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)中傳播時(shí)，就會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)包的碰撞而導(dǎo)致發(fā)送失敗。網(wǎng)絡(luò)為了改善這種情況就會(huì)重傳很多數(shù)據(jù)包，導(dǎo)致更大量的廣播流，進(jìn)而使網(wǎng)絡(luò)可用帶寬減少，并最終使網(wǎng)絡(luò)失去連接而癱瘓。這一現(xiàn)象稱為廣播風(fēng)暴。路由器可以自動(dòng)過濾網(wǎng)絡(luò)廣播，避免“廣播風(fēng)暴”。2.3.3路由器和三層交換機(jī)三層交換機(jī)2三層交換技術(shù)也稱為IP交換技術(shù)或高速路由技術(shù)。三層交換技術(shù)是相對(duì)于傳統(tǒng)的二層交換概念而提出的。簡(jiǎn)單地說，三層交換技術(shù)等于在二層交換技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。這是一種利用第三層協(xié)議中的信息來加強(qiáng)二層交換功能的機(jī)制。三層交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是將二層交換機(jī)與路由器結(jié)合起來的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，但它是二者的有機(jī)結(jié)合，并不是簡(jiǎn)單地把路由器設(shè)備的硬件及軟件疊加在二層交換機(jī)上。2.3.3路由器和三層交換機(jī)三層交換機(jī)2

三層交換機(jī)既可以完成數(shù)據(jù)交換功能，又可以完成數(shù)據(jù)路由功能，其工作過程如圖所示。2.3.3路由器和三層交換機(jī)三層交換機(jī)2(1)當(dāng)某個(gè)信息源的第一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)入三層交換機(jī)時(shí)，三層交換機(jī)需要分析、判斷該數(shù)據(jù)包中目的IP地址與源IP地址是否在同一網(wǎng)段內(nèi)。(2)如果目的IP地址與源IP地址在同一網(wǎng)段，三層交換機(jī)會(huì)通過二層交換模式直接對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。(3)如果目的IP地址與源IP地址分屬不同網(wǎng)段，三層交換機(jī)會(huì)將數(shù)據(jù)包交給三層路由模塊進(jìn)行路由。三層路由模塊在收到數(shù)據(jù)包后，首先要在內(nèi)部路由表中查看該數(shù)據(jù)包目的MAC地址與目的IP地址間是否存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，如果有，則將其轉(zhuǎn)回二層交換模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。(4)如果兩者沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系，三層路由模塊會(huì)在對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由處理后，將該數(shù)據(jù)包的MAC地址與IP地址映射記錄添加至內(nèi)部路由表中，然后將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)回二層交換模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。2.3.3路由器和三層交換機(jī)路由器的主要功能是路由功能，它的優(yōu)勢(shì)在于選擇最佳路由、負(fù)荷分擔(dān)、鏈路備份及與其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路由信息的交換等。其他功能只是其附加功能，其目的是使設(shè)備適用面更廣、實(shí)用性更強(qiáng)。三層交換機(jī)雖然同時(shí)具備了數(shù)據(jù)交換和路由轉(zhuǎn)發(fā)兩種功能，但它的主要功能仍是數(shù)據(jù)交換。在數(shù)據(jù)交換方面，三層交換機(jī)的性能要遠(yuǎn)優(yōu)于路由器，但三層交換機(jī)接口非常簡(jiǎn)單，只能支持單一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，一般適用于數(shù)據(jù)交換頻繁的相同協(xié)議局域網(wǎng)的互連。而路由器的接口類型非常豐富，它的路由功能更多地體現(xiàn)在不同類型網(wǎng)絡(luò)之間的互連上，如局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間的連接、不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間的連接等。在實(shí)際應(yīng)用中的典型做法是：同一個(gè)局域網(wǎng)中各個(gè)子網(wǎng)的互聯(lián)以及VLAN間的路由使用三層交換機(jī)；而局域網(wǎng)與公網(wǎng)之間的互聯(lián)則使用專業(yè)路由器。2.3.4網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)(gateway)又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器，是用于將兩個(gè)或多個(gè)在OSI參考模型的傳輸層以上層次使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)連接在一起，并在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)間提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)的軟件和硬件一體化設(shè)備。在使用不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語(yǔ)言，甚至體系結(jié)構(gòu)完全不同的兩種系統(tǒng)之間，網(wǎng)關(guān)是一個(gè)翻譯器。2.3.4網(wǎng)關(guān)假設(shè)一套房子內(nèi)部有三個(gè)房間、一個(gè)大門，房子可以比喻成電腦所在的局域網(wǎng)，三個(gè)房間可以比喻成你所在局域網(wǎng)中的三臺(tái)電腦，房子的大門可以比喻成網(wǎng)關(guān)。當(dāng)你從房子內(nèi)的一個(gè)房間進(jìn)入另一個(gè)房間的時(shí)候，并不需要經(jīng)過房子的大門。在局域網(wǎng)中也是一樣，處于同一局域網(wǎng)中的計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的時(shí)候并不需要用到網(wǎng)關(guān)。當(dāng)你需要到鄰居家去玩的時(shí)候需要從大門出去，相應(yīng)地，不同局域網(wǎng)進(jìn)行通信時(shí)，數(shù)據(jù)包必須要通過網(wǎng)關(guān)才可以到達(dá)。因此我們?cè)谕ㄟ^路由器上網(wǎng)的時(shí)候，必須要把計(jì)算機(jī)中的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)設(shè)置成路由器LAN接口的地址，因?yàn)槁酚善鞯腖AN接口就是你所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，電腦要上網(wǎng)必須經(jīng)過網(wǎng)關(guān)。目前家用路由器一般使用和作為L(zhǎng)AN接口的地址。任務(wù)2.4

任務(wù)挑戰(zhàn)2.4.1使用CiscoPacketTracer6.0軟件CiscoPacketTracer6.0的安裝1(1)下載CiscoPacketTracer6.0安裝包。雙擊CiscoPacketTracer6.0.exe文件，如圖2-19所示。圖2-19PT6.0安裝包(2)單擊“Next”，如圖2-20所示。圖2-20安裝過程2.4.1使用CiscoPacketTracer6.0軟件CiscoPacketTracer6.0的安裝1(3)單擊“Iaccepttheagreement”，接受協(xié)議約定，然后單擊“Next”進(jìn)入下一步，如圖2-21所示。圖2-21協(xié)議許可2.4.1使用CiscoPacketTracer6.0軟件CiscoPacketTracer6.0的安裝1(4)安裝地址選擇C盤，然后單擊“Next”，如圖2-22所示。默認(rèn)軟件名字為“CiscoPacketTracer”，單擊“Next”進(jìn)入下一步，如圖2-23所示。

圖2-22路徑選擇

圖2-23設(shè)置名稱2.4.1使用CiscoPacketTracer6.0軟件CiscoPacketTracer6.0的安裝1

(5)在“Createadesktopicon”上打“√”，再單擊“Next”進(jìn)入下一步，如圖2-24所示。圖2-24設(shè)置桌面圖標(biāo)2.4.1使用CiscoPacketTracer6.0軟件CiscoPacketTracer6.0的安裝1

(6)單擊“Install”開始安裝，如圖2-25所示。(7)單擊“Finish”完成軟件安裝，如圖2-26所示。

圖2-25軟件安裝

圖2-26安裝完成2.4.1使用CiscoPacketTracer6.0軟件漢化CiscoPacketTracer6.0

2圖2-28漢化包

(1)把壓縮包里的漢化文件Chinese.ptl文件復(fù)制到安裝路徑下的languages目錄下面，如圖2-28所示。2.4.1使用CiscoPacketTracer6.0軟件漢化CiscoPacketTracer6.0

2

(2)啟動(dòng)PT，打開Options選項(xiàng)，選擇第一項(xiàng)Preferences，如圖2-29所示。在Interface選項(xiàng)卡中的“SelectLanguage”下選擇“Chinese.ptl”，然后單擊右下角的“Changelanguage”。圖2-29漢化選項(xiàng)2.4.1使用CiscoPacketTracer6.0軟件漢化CiscoPacketTracer6.0

2

(3)選擇改變語(yǔ)言，如圖2-30所示。

圖2-30選擇語(yǔ)言(4)關(guān)閉軟件再重新啟動(dòng)，即可完成軟件的漢化。2.4.2交換機(jī)的基本配置

1)普通用戶模式開機(jī)后首先進(jìn)入普通用戶模式。在該模式下只能查詢交換機(jī)的版本號(hào)等基礎(chǔ)信息，不能對(duì)交換機(jī)進(jìn)行配置。默認(rèn)的交換機(jī)提示符為switch>。2)特權(quán)用戶模式在用戶模式下輸入“enable”命令，即可進(jìn)入特權(quán)用戶模式。如果交換機(jī)配置了密碼，則需要輸入密碼。在該模式下可以查看交換機(jī)的配置信息和調(diào)試信息等狀態(tài)，絕大多數(shù)命令用于測(cè)試網(wǎng)絡(luò)、檢查系統(tǒng)等。默認(rèn)的特權(quán)模式提示符為switch#。3)全局配置模式在特權(quán)用戶模式下輸入“configureterminal”命令，即可進(jìn)入全局配置模式，默認(rèn)的提示符為switch(config)#。在該模式下主要完成全局性參數(shù)的配置。交換機(jī)常見的工作模式12.4.2交換機(jī)的基本配置4)接口配置模式在全局配置模式下輸入“interfaceinterface-list”，即可進(jìn)入接口配置模式，默認(rèn)的提示符為switch(config-if)#。在該模式下主要完成接口參數(shù)的配置。5)線路配置模式從console口和VTY接入交換機(jī)進(jìn)行配置用戶認(rèn)證密碼等，都是在相應(yīng)的接入線路上配置的，設(shè)置也只對(duì)具體的線路有效。此模式提示符為“switch(config-line)”。輸入“password、login”命令配置線路端口，輸入“exit”退回全局配置模式，輸入“end”或“Ctrl+z”退回特權(quán)用戶模式。6)?VLAN配置模式在特權(quán)配置模式下輸入“vlandatabase”命令，即可進(jìn)入VLAN配置模式，默認(rèn)的提示符為switch(vlan)#。在該模式下可以完成VLAN的一些相關(guān)配置。交換機(jī)常見的工作模式12.4.2交換機(jī)的基本配置知識(shí)庫(kù)命令行配置中的命令較長(zhǎng)且比較多，有時(shí)可能很難記憶，交換機(jī)提供了幫助功能。如在任何模式下均可以使用“？”查詢可以使用的命令，也可以查詢某參數(shù)后面可以輸入的參數(shù)，或者查詢以某字母開始的命令。除此之外，很多命令支持縮寫，即可以不必輸入完整的命令和關(guān)鍵字，只要輸入的命令所包含的字符長(zhǎng)到足以與其他命令區(qū)別就足夠了，例如可將“configureterminal”命令縮寫為“conft”，然后按enter鍵執(zhí)行即可。2.4.2交換機(jī)的基本配置交換機(jī)的簡(jiǎn)單配置21）任務(wù)目的(1)掌握交換機(jī)的基本信息。(2)掌握交換機(jī)的基本配置與管理。(3)掌握telnet遠(yuǎn)程登錄的設(shè)置方法。2）實(shí)驗(yàn)拓?fù)溥x擇一臺(tái)2960交換機(jī)以及一臺(tái)PC設(shè)備，用直通線將其連接，如圖2-32所示。圖2-32實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱D2.4.2交換機(jī)的基本配置交換機(jī)的簡(jiǎn)單配置23）實(shí)驗(yàn)步驟①進(jìn)入特權(quán)模式，語(yǔ)句如下：Switch>(用戶模式) //en=enableSwitch>enableSwitch#②進(jìn)入全局配置模式，語(yǔ)句如下：Switch#configureterminal //conft=configureterminalEnterconfigurationcommands,oneperline.

EndwithCNTL/Z.③設(shè)置主機(jī)名，語(yǔ)句如下：Switch(config)#hostnamejiaohuanji //將名字改成JiaohuanjiJiaohuanji(config)#④進(jìn)入交換機(jī)端口配置模式，語(yǔ)句如下：Jiaohuanji(config)#interfacefastEthernet0/1

//intf0/1=interfacefastEthernet0/12.4.2交換機(jī)的基本配置交換機(jī)的簡(jiǎn)單配置23）實(shí)驗(yàn)步驟⑤配置交換機(jī)端口速度，語(yǔ)句如下：Jiaohuanji(config-if)#speed100⑥配置交換機(jī)端口雙工模式，語(yǔ)句如下：Jiaohuanji(config-if)#duplex?Jiaohuanji(config-if)#duplexfull

//查看對(duì)端PC的雙工模式再設(shè)置，兩端要一致⑦退回到上一級(jí)模式，語(yǔ)句如下：Jiaohuanji(config-if)#exitJiaohuanji(config)#⑧直接退回到特權(quán)模式，語(yǔ)句如下：Jiaohuanji(config-if)#end

//再次進(jìn)入端口配置模式用end退回Jiaohuanji#⑨查看交換機(jī)版本信息，語(yǔ)句如下：Jiaohuanji#showversion2.4.2交換機(jī)的基本配置交換機(jī)的簡(jiǎn)單配置23）實(shí)驗(yàn)步驟⑨查看交換機(jī)版本信息，語(yǔ)句如下：Jiaohuanji#showversion

查看當(dāng)前生效的配置信息，語(yǔ)句如下Jiaohuanji#showrunning-config

設(shè)置進(jìn)入特權(quán)模式的密碼，語(yǔ)句如下：Jiaohuanji(config)#enablepassword123456

//設(shè)置進(jìn)入特權(quán)模式的密碼

設(shè)置通過console端口連接設(shè)備的密碼，語(yǔ)句如下：Jiaohuanji(config)#lineconsole0

//設(shè)置通過console端口Jiaohuanji(config-line)#passwordasdf //連接設(shè)備的密碼Jiaohuanji(config-line)#loginJiaohuanji(config-line)#exit2.4.2交換機(jī)的基本配置交換機(jī)的簡(jiǎn)單配置23）驗(yàn)證①驗(yàn)證通過console端口連接設(shè)備的密碼，語(yǔ)句如下：PressRETURNtogetstarted.UserAccessVerification

Password: //這里輸入asdfJiaohuanji>②驗(yàn)證進(jìn)入特權(quán)模式的密碼，語(yǔ)句如下：Jiaohuanji>enablePassword: //這里輸入123456Jiaohuanji#2.4.3路由器的基本配置路由器配置概述1

路由器添加了Serial模塊后，就可以對(duì)相應(yīng)的Serial端口進(jìn)行配置，如指定端口IP地址和時(shí)鐘頻率等。以圖2-34為例，配置命令如下：Router4(config)#interfaceserial2/0Router4(config-if)#ipaddressRouter4(config-if)#clockrate64000//如果是DCE接口，必須配置時(shí)鐘頻率；另外一頭是DTE接口，自動(dòng)同步時(shí)鐘頻率Router4(config-if)#noshutdown

如果互聯(lián)的路由器都添加了Serial模塊，則路由器可以通過以太網(wǎng)接口(使用交叉線)互聯(lián)，也可以通過串口線互聯(lián)，如圖2-33和圖2-34所示。

圖2-33利用交叉線互聯(lián)路由器

圖2-34利用串口線互聯(lián)路由器2.4.3路由器的基本配置路由器的基本配置2

1）任務(wù)目的對(duì)路由進(jìn)行簡(jiǎn)單的基本配置，包括路由器名稱、端口IP地址、特權(quán)密碼、遠(yuǎn)程登錄設(shè)置，并用計(jì)算機(jī)測(cè)試遠(yuǎn)程登錄功能。2）實(shí)驗(yàn)拓?fù)?/p>

用Console配置線連接路由器的Console配置口和PC0的RS232串口(圖中彎曲的線)，分別用交叉線連接PC0和PC1的快速以太網(wǎng)端口和路由器的快速以太網(wǎng)端口F0/0和F0/1。

2.4.3路由器的基本配置路由器的基本配置2

3）任務(wù)步驟（1）根據(jù)表所示，配置PC0和PC1的ip地址、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)。計(jì)算機(jī)IP地址網(wǎng)關(guān)子網(wǎng)掩碼PC000PC1002.4.3路由器的基本配置路由器的基本配置2

3）任務(wù)步驟(2)配置路由器名稱及各個(gè)端口的IP地址，并開啟端口，具體命令如下：Router>enable //進(jìn)入特權(quán)模式Router#configureterminal //進(jìn)入全局配置模式Router(config)#hostnameR1 //修改路由器名稱為R1R1(config)#interfacefastEthernet0/0 //進(jìn)入路由器F