IP网络基础知识及原理

IP网络基础知识及原理中国移动通信集团江西有限公司网络概述OSI参考模型TCP/IP协议IP地址分类与子网划分VLAN原理基础知识网络模型协议栈IP地址与子网VLAN技术目录2019/10/72路由技术路由技术基础中国移动通信集团江西有限公司数据通信基础－通信2019/10/73通信简单地讲就是信息的相互传递。要传递信息当然会遇到信息怎样传输的问题，这个传输手段就是所谓的通信技术。我们可以通过任何手段传递信息，如古代时期的烽火台、驿站等，现代的电路交换、分组交换和信元交换等。每种传输手段都有各自的特点，分别应用于不同的领域和实际业务。如何更好地利用这些通信技术传递信息呢？这是一个组织问题。我们要更好地传递信息就必须有一个有效的组织结构――通信网。通信网是利用各种通信技术而组建的网络，有了通信网，人们就可以更加有效地利用各种通信技术，并且更加有效地传递信息，为人类服务。虽然自然界中传递信息的方法很多，但作为通信研究，我们只涉及狭义的通信技术领域，即我们通常使用的通信手段――电话、电报、传真、图形图像传输等――使用的通信技术，它们一般需要通信介质（如光纤、电缆等）互连成为网络，在网络上传输信息。中国移动通信集团江西有限公司数据通信基础－模拟和数字2019/10/74模拟信号和数字信号信号又分为两类，一类是数字信号，另一类是模拟信号。数字信号是一系列的脉冲，而模拟信号是一个在时间上连续变化的量。用数字信号进行的传输称为数字传输，用模拟信号进行的传输称为模拟传输。例如我们要传输声音信息，可以直接把声波变为电波在通信介质上传输，此时的电波是一个连续变化的电信号，这时就是模拟信号传输；另外，我们也可以把电波进行抽样，转变为离散的数字信号在物理网络上传输，这时我们传输的就是数字信号；达对端后再把数字信号还原为模拟信号。中国移动通信集团江西有限公司数据通信基础－信息和数据2019/10/75信息与数据要从数据中得到有用的信息，一般要经过计算机进行数据处理；同样，要想传输信息，也要使用计算机进行信息处理，把信息转换为数据。众所周知，计算机只能识别和处理二进制数据，它通常用“0”，“1”两种状态表示。例如，我们要监测和控制一个电灯的开关状态，可以用“0”这个数据表示电灯的关闭状态，用“1”这个数据表示电灯的打开状态。这里我们使用“0，1”数据来表示电灯开关的信息，我们在处理和传输时，只对表示信息的数据进行传输和处理，最终目的是得到我们想要的信息。中国移动通信集团江西有限公司数据通信基础－数据的传输2019/10/76数据分为模拟和数字数据，它们都既可以用模拟又可以用数字信号传输。数据的成功传输主要依赖于传输信号的质量和传输媒体的性能，当然还取决于发送和接收设备的性能。数据在线路上（连接发送和接收端的通信媒体，下同）可以有多种传输方式，它们是单工方式、半双工方式和全双工方式。单工方式指数据信号仅沿一个方向传输，发送方只能发送不能接收，接收方只能接收不能发送，它类似一个汽车的单行道。半双工通信是指信号可以沿两个方向（在同一个线路上）传送，但同一时刻只允许单方向传送。它类似于两个人开讨论会，一个人讲完，另一个人再讲，不允许两个人同时讲话。如果我们在发送和接收端建立两个信道，一个用来发送，一个用来接收，这时就是全双工通信，它允许数据同时发送和接收（在同一个线路上）。中国移动通信集团江西有限公司数据通信基础－数据交换技术2019/10/77在通信领域，我们不可能对每对需要通信的用户都建立直接的通信介质的连接。为了实现接入通信网络的用户的连通，我们需要转接设备，即通信交换设备。在通信领域，常用的交换技术有三种：电路交换。报文交换和分组交换。中国移动通信集团江西有限公司数据通信基础－数据交换技术2019/10/78长期以来用于电话网（PSTN）。电路交换在整个通信连接期间始终有一条电路被占用，并且按照时分复用TDM原理将信息从一个节点传递到另一个节点。这种技术也称为STM。在交换节点内部，电路交换可以用空分交换、时分交换或二者的组合来实现。电路交换很不灵活，一旦时隙的宽度被确定，相对比特率也就固定下来。例如PCM的基本时隙宽度是125us中的8bit，使用信道速率为64kbit/s。由于只有一个基本单元速率（以64Kbps为基本单元）用来传递信息，这种交换技术不适合用来传输综合业务。中国移动通信集团江西有限公司数据通信基础－数据交换技术2019/10/79分组交换分组交换工作原理与报文交换相同，但通信的单位从报文变为分组――更小一些的数据单元。在分组网中，用户信息被封装在分组中，分组头包含了一些附加信息，用于网络中的路由选择、差错控制、流量控制等功能。在分组交换网络中可采用两种方式进行分组交换：数据报传输和虚电路。数据报：数据报方法同报文交换方式相似。每个分组都独立地处理。每个分组都包含源地址和目的地址，中间交换节点存储分组，并根据分组中的目的地址进行路由选择并转发分组。在这种技术中，把每个独立处理的分组称之为“数据报”。中国移动通信集团江西有限公司数据通信基础－带宽和速率2019/10/710在通信领域我们经常会听到带宽和速率这两个专业名词，其含义是什么呢？带宽带宽一般用来描述两种对象，一个是信道（Channel），另一个是信号（signal）。对于信道来说，又可分为两种，模拟信道和数字信道。对信号来说，也可分为两种，数字信号和模拟信号。速率衡量信息传输速度的指标，以每秒传输的bit数为单位，即bps――bitpersecond。1Kbps代表每秒中传输1千个比特；1Mbps代表每秒中传输100万个比特；1Gbps代表每秒中传输10亿个比特；1Tbps代表每秒中传输1万亿个比特。速率的单位关系如下：1Kbps＝1000bps；1Mbps＝1000Kbps；1Gbps＝1000Mbps；1Tbps=1000Gbps网络概述网络定义LAN和WAN网络拓扑标准化组织计算机网络SOHOServerIPHotelIntranet移动网络的演进Host主机网络低速连接HostWAN简单连接1960’s–1970’s基于网络的连接1970’s–1980’s网络互联1980’s–LAN定义LAN定义：通常指几公里以内的，可以通过某种介质互联的计算机、打印机、modem或其他设备的集合。特点：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。标准（standard）：描述了协议的规定，设定了最简的性能集。LAN常用设备LAN的设计目标：运行在有限的地理区域；允许同时访问高带宽的介质；通过局部管理控制网络的私有权利；提供全时的局部服务；联接物理相临的设备。HUB交换机路由器ATM交换机广域网定义及分类WAN定义：在大范围区域内提供数据通信服务，主要用于互连局域网。WAN分类：共用电话网：PSTN综合业务数字网：ISDN数字数据网：DDNX.25共用分组交换网帧中继：FrameRelay异步传输模式：ATMWAN交换模式电路交换：基于电话网的电路交换优点：时延小、透明传输；缺点：带宽固定，网络资源利用率低。分组交换：以分组为单位存储转发优点：多路复用，网络资源利用率高；缺点：实时性差。WAN常用设备WAN的设计目标：运行在广阔的地理区域；通过低速串行链路进行访问；网络控制服从公共服务的规则；提供全时的或部分时间的联接性；联接物理上分离的、遥远的、甚至全球的设备。Modem/CSU/DSU路由器广域网交换机接入服务器带宽和延迟带宽定义：描述网络上数据在一定时刻从一个节点传送到任意节点的信息量。以太网带宽：10M、100M、1000M等。广域网各类服务带宽。延迟：节点间数据传送时间。常见网络拓朴结构拓扑结构：总线、星型、树型环型、网型标准化组织国际标准化组织（ISO）电子电器工程师协会（IEEE）美国国家标准局（ANSI）电子工业协会（EIA/TIA）国际电信联盟（ITU）INTERNET架构委员会（IAB）中国移动通信集团江西有限公司网络概述TCP/IP协议IP地址分类与子网划分VLAN原理基础知识网络模型协议栈IP地址与子网VLAN基础目录2019/10/722OSI参考模型路由技术路由技术基础中国移动通信集团江西有限公司OSI参考模型2019/10/723OSIRM：开放系统互连参考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel）网络世界的法律!中国移动通信集团江西有限公司七层功能2019/10/724分层有什么好处？应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567底层:负责网络数据传输高层:负责主机之间的数据传输中国移动通信集团江西有限公司七层功能2019/10/725应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567提供应用程序间通信处理数据格式、数据加密等建立、维护和管理会话建立主机端到端连接寻址和路由选择提供介质访问、链路管理等比特流传输中国移动通信集团江西有限公司数据封装2019/10/726数据封装和解封装过程。DataDataHDataHH主机服务器交换机路由器应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层DataDataHDataHH中国移动通信集团江西有限公司物理层2019/10/727物理层：定义电压、接口、线缆标准、传输距离等。物理层线缆：同轴电缆（coaxicalcable）：细缆和粗缆双绞线（twistedpair）：UTP、STP光纤（fibre）无线电波（wirelessradio）：无线局域网WLAN中国移动通信集团江西有限公司物理层2019/10/728局域网与物理层线缆标准：10Base-T、100Base-T、100Base-TX/FX、1000Base-T、1000Base-SX/LX；网络设备：中继器、集线器等。广域网与物理层DTE设备：路由器、终端主机等；DCE设备：广域网交换机、Modem、CSU/DSU等；常见接口：RS-232、V.24、V.35等。常见的物理层接口2019/10/710M以太网接口100M以太网接口1000M以太网接口10M以太网接口2019/10/710Base-T目前使用最广泛的局域网标准之一使用双绞线作为物理传输介质10Base5曾经广泛应用于主干局域网使用粗同轴电缆作为物理传输介质10Base2使用细同轴电缆作为物理传输介质10Base-T的物理介质2019/10/73类双绞线4类双绞线5类双绞线超5类双绞线6类双绞线有屏蔽与非屏蔽之分均为8芯电缆双绞线的类型由单位长度内的绞环数确定5类双绞线的线序2019/10/7直连网线交叉网线Side1Side2Side112345678123456781=白/橙2=橙3=白/绿4=蓝5=白/蓝6=绿7=白/棕8=棕Side2Side1Side2Side1Side212345678123456781=白/橙2=橙3=白/绿4=蓝5=白/蓝6=绿7=白/棕8=棕1=白/橙2=橙3=白/绿4=蓝5=白/蓝6=绿7=白/棕8=棕1=白/绿2=绿3=白/橙4=蓝5=白/蓝6=橙7=白/棕8=棕100M以太网接口2019/10/7100Base-TX物理介质采用5类以上双绞线网段长度最多100米100Base-FX物理介质采用单模光纤，网段长度可达10公里物理介质采用多模光纤，网段长度最多2000米快速以太网由IEEE802.3u标准定义1000M以太网接口2019/10/71000Base-T物理介质采用5类以上双绞线，网段长度最多100米1000Base-F物理介质采用多模光纤，网段长度最多500米IEEE802.3z和802.3ab设备连接方式2019/10/7主机路由器交换机普通口交换机级连口交换机光口