第二章_IP网络基础

课程介绍本课程主要包含以下内容：–网络分类–OSI参考模型–TCP/IP与子网划分–Ethernet工作原理–组播原理UT斯达康大学版权所有3课程目标通过学习本课程，您可以完成以下任务：–能够描述出OSI参考模型结构和各层功能；–能够独立完成网络IP地址规划；–能够描述出Ethernet工作原理；–能够描述出IGMP协议原理。UT斯达康大学版权所有4课程内容网络分类OSI参考模型TCP/IP与子网划分Ethernet工作原理组播原理UT斯达康大学版权所有5网络的互联计算机互连网络基本意义–资源共享–资料共用–信息交换UT斯达康大学版权所有6网络的分类按网络的距离和复杂性分类–局域网(LocalAreaNetwork,LAN)：•范围最小、协议最简单。•典型代表—企业网–城域网(MetropolitanAreaNetwork,MAN)：•范围居中、协议复杂度居中•典型代表—城市网–广域网(WideAreaNetwork,WAN)：•范围最大、协议最复杂•典型代表—INTERNETUT斯达康大学版权所有7局域网LAN定义–通常指1000英尺以内的，可以通过某种介质互联的计算机、打印机、Modem或其它设备的集合；LAN常见设备–HUP–交换机–路由器HUB交换机路由器UT斯达康大学版权所有8WAN定义–大范围内提供数据通信服务WAN分类–PSTN/X.25–ISDN/FrameRelay–DDN/ATMWAN常见设备–Modem/路由器–ATMSwitch/WANSwitch–AccessServer广域网路由器ModemWANSwitchAccessServerATMSwitchUT斯达康大学版权所有9课程内容网络分类OSI参考模型TCP/IP与子网划分Ethernet工作原理组播原理UT斯达康大学版权所有10OSI参考模型物理层PhysicalLayer数据链路层DataLinkLayer网络层NetworkLayer传输层TransportLayer会话层SessionLayer表示层PresentationLayer应用层ApplicationLayer应用层数据流层UT斯达康大学版权所有11应用层主要功能•分离不同应用程序的数据•用户接口•数据是如何表示的•加密等功能TelnetSMTPFTPHTTPASCIIMPEGJPEGQuickTimeMIDISQLNFSRPC传输层数据链路层网络层物理层典型代表会话层表示层应用层UT斯达康大学版权所有12数据流层主要功能TCPUDPSPX802.2802.3HDLCEIA/TIA-232V.35IPARPIPXICMP典型代表传输层数据链路层物理层•可靠或不可靠的数据传输•数据重传前的错误纠正•将比特组合成字节进而组合成帧•用MAC地址访问介质•错误发现但不能纠正•设备间接收或发送比特流•说明电压、线速和线缆等网络层•提供路由器用来决定路径的逻辑寻址表示层会话层应用层UT斯达康大学版权所有13数据的封装传输层数据链路层物理层网络层上层数据上层数据TCP头TCP+数据IP头IP+TCP+数据LLC头0101110101001000010LLC+IP+TCP+数据MAC头表示层应用层会话层段包比特帧FCSFCSPDU发送UT斯达康大学版权所有14数据的解封装传输层数据链路层物理层网络层表示层应用层会话层接收上层数据LLC头+IP+TCP+上层数据IP+TCP+上层数据TCP+上层数据上层数据0101110101001000010UT斯达康大学版权所有15OSI模型第一层：物理层物理层定义了–接口类型：连接器型式及插针分配–电器特性：接口电气信号特性–功能特性：数据传送、控制、定时、接地介质类型：–双绞线(Twisted-Pair)•非屏蔽双绞线(UnshieldedTwist-Pair)•屏蔽双绞线(ShieldedTwist-Pair)–同轴电缆(CoaxialCable)–光纤(Fiber)•单模(SingleMode)•多模(Multi-Mode)–无线(Wireless)UT斯达康大学版权所有16物理层设备集线器–所有设备属于同一个冲突域，使用CSMA/CD机制–所有设备属于同一个广播域–多台设备之间共享同一带宽ABCDHUPUT斯达康大学版权所有17OSI模型第二层：数据链路层数据链路层定义了–源地址和目的地址–上一层协议的接口–网络的拓扑结构–数据帧的顺序–流量控制–基于连接或者非连接DataLinkPhysicalEIA/TIA-232v.35802.2802.3UT斯达康大学版权所有18数据链路层帧格式IEEEEthernet数据链路层–LLC子层(802.2):LogicalLinkControl–MAC子层(802.3):MediaAccessControlData源地址FCSLength目的地址可变2664Preamble80000.0C(24)厂商分配IEEE分配xx.xxxx(24)Ethernet使用Type用于标识网络层的协议类型UT斯达康大学版权所有19数据链路层设备交换机–一个广播域,多个冲突域–每一个网段属于一个冲突域–所有网段属于一个广播域网桥–多端口的交换机1234UT斯达康大学版权所有20交换机和桥Memory交换机交换机和桥–隔离冲突域–不能隔离广播域UT斯达康大学版权所有21OSI模型第三层：网络层网络层定义了–定义了源设备和目的设备–的逻辑地址–定义了通过网络的路径–连接多条数据链路网络层功能–广播控制–组播控制–选择最优路径–流量管理–提供逻辑地址NetworkIP,IPX，ICMPDataLinkPhysicalEIA/TIA-232v.35802.2802.3UT斯达康大学版权所有22网络层功能路由表NETINTMetric124S0S0E01001.04.01.3E04.3S02.2E02.1S04.14.21.11.2路由表NETINTMetric124E0S0S0001UT斯达康大学版权所有23网络层设备路由器–隔离冲突域和广播域–完成网络层各种功能三层交换机–带有路由功能的交换机–隔离冲突域和广播域Internet路由器交换机UT斯达康大学版权所有24OSI模型第四层：传输层网络层IPXIP传输层SPXTCPUDP网络层功能–区分上层协议–在应用程序之间建立端到端的连接–流量控制–提供可靠的或可靠的数据传输UT斯达康大学版权所有25课程内容网络分类OSI参考模型TCP/IP与子网划分Ethernet工作原理组播原理UT斯达康大学版权所有26TCP/IP协议族应用层表达层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网际层网络接入层OSI参考模型TCP/IP协议族HTTP、FTP、Telnet、SMTP等TCP、UDPIP、ICMP、ARP、RARPEthernet、TokenRingUT斯达康大学版权所有27IP报文结构Version(4)DestinationIPAddress(32)Options(0or32ifany)Data(variesifany)Bit0Bit15Bit16Bit31HeaderLength(4)Priority&TypeofService(8)TotalLength(16)Identification(16)Flags(3)Fragmentoffset(13)Timetolive(8)Protocol(8)Headerchecksum(16)SourceIPAddress(32)20BytesUT斯达康大学版权所有28协议字段传输层网际层TCPUDPIP176UT斯达康大学版权所有29IP地址255255255255IP地址格式点分十进制网络号主机号128643216842110101100000100000111101011001100二进制17216122204例子12864321684211286432168421128643216842125525525525525525511111111111111111111111111111111189161724253225532Bits1Bits32BitsUT斯达康大学版权所有30IP地址分类A类B类C类D类范围（224~239）组播使用0NNNNNNN主机号主机号主机号网络号主机号主机号网络号主机号主机号组播组号组播组号组播组号范围（192~223）范围（128~191）范围（1~126）10NNNNNN110NNNNN1110MMMM32Bits1Bits32BitsUT斯达康大学版权所有31计算可用的主机地址111111111010110000010000000000000000000016151413121110987654321000000000000000111111111111111111111111111111110......000000000000001111111101123655346553565536-...2655342N-2=216-2=65534网络号网络号主机号主机号1721600UT斯达康大学版权所有32子网掩码IP地址2552558018025516172网络号主机号缺省子网掩码1111111111111111000000000000000025525500网络号主机号172.16.80.180/16255255111111111111111111000000000000002位子网掩码255255网络号主机号0子网号192172.16.80.180/18UT斯达康大学版权所有33子网计算开始多少个有效子网？每个子网有效主机数量每个有效子网地址每个子网广播地址每个子网有效主机地址8018016172172.16.80.180/18192025525511000000000000001111111111111111编号1234子网地址0.064.0128.0192.0广播地址63.255127.255191.255255.255第一个主机地址0.164.1128.1192.1最后一个主机地址63.254127.254191.254255.254UT斯达康大学版权所有34TCP报文结构Sourceport(16)Destinationport(16)Sequencenumber(32)Headerlength(4)Acknowledgementnumber(32)Reserved(6)Codebits(6)Window(16)Checksum(16)Urgent(16)Options(0or32ifany)Data(varies)20BytesBit0Bit15Bit16Bit31UT斯达康大学版权所有35端口号TCPFTPTELNETDNSSNMPTFTPSMTPUDP2123255369161RIP520UT斯达康大学版权所有36TCP包的发送、确认和滑动窗口发送1接收1接收ACK3发送ACK3发送3接收3接收ACK4发送4接收4接收ACK5发送ACK5发送2接收2发送4发送ACK4UT斯达康大学版权所有37UDP报文格式UDP报文中没有序列号和确认字段Sourceport(16)Destinationport(16)Length(16)Data(ifany)Bit0Bit15Bit16Bit31Checksum(16)8BytesUT斯达康大学版权所有38课程内容网络分类OSI参考模型TCP/IP与子网划分Ethernet工作原理组播原理UT斯达康大学版权所有39Ethernet原理CSMA/CD–CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection–载波监听多路访问/冲突检测数据发送过程–C和S检测当前网络是否空闲；–开始发送数据；–检测到冲突后，停止发送数据–等待