网络基础知识

课程内容网络概述OSI参考模型TCP/IP协议子网规划GO网络概述网络概述网络定义LAN和WAN网络拓扑标准化组织SOHOServerIPHotelIntranet移动Internet计算机网络5432154321TCP/IP协议栈源主机A目的主机B好啊我也懂TCP/IP。请问可以用TCP/IP和你通信吗?TCP/IP协议栈通信协议网络协议是网络设备之间通信规则的正式描述简单连接1960’s–1970’s基于网络的连接1970’s–1980’s网络互联1980’s–HostLowspeedlinesHost广域网网络的演进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或其它设备的集合。•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。HUB交换机路由器LAN常用设备•LAN的设计目标：–运行在有限的地理区域–允许网络设备同时访问高带宽的介质–通过局部管理控制网络的权限–提供全时的局部服务–连接物理上相邻的设备WAN定义和分类•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：–公用电话网：PSTN–综合业务数字网：ISDN–数字数据网：E1专线–公用分组交换网：X.25–帧中继：FrameRelay–异步传输模式：ATMModem/CSU/DSU路由器广域网交换机接入服务器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连接–连接物理上分离的、遥远的、甚至全球的设备带宽和延迟•带宽：描述在一定时间范围内数据从网络的一个节点传送到任意节点的容量，通常用bit/s表示•以太网带宽：10Mbit/s、100Mbit/s、1000Mbit/s等•广域网各类服务带宽•延迟：描述网络上数据从一个节点传送到另一个节点所经历的时间常见网络拓扑结构•拓扑结构：–总线型、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)GOOSI参考模型OSI参考模型物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层OSI参考模型•OSIRM：开放系统互连参考模型(OpenSystemInterconnectionReferenceModel)•OSIRM定义了网络中设备所遵守的层次结构•分层结构的优点：–简化网络的操作–提供设备间兼容性和标准接口–促进标准化工作–结构上可以分隔–易于实现和维护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七层功能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七层功能主机A主机BAPDUPPDUSPDUSegmentPacketFrameBit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对等层通信每一层利用下一层提供的服务与对等层通信；每一层使用自己的协议。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数据封装数据封装和解封装过程物理层•物理层：定义电压、接口、线缆标准、传输距离等•物理层介质：–同轴电缆(coaxialcable)：细缆和粗缆–双绞线(twistedpair)：UTP、STP–光纤(fiber)：单模、多模–无线(wireless)：红外线、蓝牙、WLAN技术物理层•局域网与物理层–网络设备：中继器、集线器等–常见接口：10Base-T、100Base-T、100Base-TX/FX、1000Base-T、1000Base-SX/LX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等数据链路层•局域网数据链路层分为2个子层：LLC子层和MAC子层。•数据链路层的功能：–物理地址定义–网络拓扑结构–链路参数–差错验证–物理介质访问–流控制（可选）Z-ComMAC0060b3.xxxxxx001970.xxxxxx厂商编号序列号24bits24bits0060b3.000001RomRamMAC/物理地址MAC地址有48bit，用16进制数表示MAC地址查询与数据链路层•IEEE802标准：定义了系列局域网标准–IEEE802.1基本局域网问题–IEEE802.2定义LLC子层–IEEE802.3以太网标准–IEEE802.11无线局域网标准–IEEE802.16无线城域网标准•局域网设备：–以太网交换机–HUBWAN与数据链路层•WAN数据链路层标准：–HDLC–PPP–ISDN–X.25–FrameRelay•WAN数据链路层设备：–Modem、ISDN终端适配器–CSU/DSU、广域网交换机应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层网络层编址和路由IP地址IPX地址网络地址主机地址10.8.2.48网络地址主机地址1aceb0b1.0000.0c00.6e25网络地址网络层地址由网络地址和主机地址两部分组成网络地址是全局唯一的•可路由协议：IP、IPX•路由协议：RIP、OSPF、BGP等N2N1N1.H1N1.H2N2.H1路由协议与可路由协议面向连接与无连接的服务•面向连接的服务：适合延迟敏感性应用–建立连接–数据传输–断开连接•无连接的服务：适合对延迟不敏感的应用–无需建立连接–资源动态分配网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层表示层会话层传输层应用层RouterARouterBRouterCABCDE网络层协议操作传输层•传输层功能：–分段上层数据–建立端到端连接–将数据从一端主机传送到另一端主机•传输层协议：–TCP/IP协议栈的TCP协议和UDP协议IPX/SPX协议栈的SPX协议等应用数据端到端通信高层协议•会话层协议：–SQL、NFS、RPC等•表示层协议：–ASCII、MPEG、JPEG等•应用层协议：–文字处理、邮件、电子表格等GOTCP/IP协议TCP/IP协议和OSI参考模型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传输层网络层7654321物理层数据链路层OSI参考模型TCP/IPTCP/IP协议栈具有简单的分层设计，与OSI参考模型有清晰的对应关系。TCP/IP协议栈HTTP、Telnet、FTP、TFTP、Ping、etcTCP/UDPARP/RARPIPICMPEthernet、802.3、PPP、HDLC、FR、etc接口和线缆应用层传输层网络层数据链路层提供应用程序网络接口建立端到端连接寻址和路由选择物理介质访问二进制数据流传输物理层应用层•文件传输–FTP、TFTP•邮件服务–SMTP、POP3•网络管理–SNMP、Telnet、Ping、Tracert•网络服务–HTTP、DNS、WINS传输层协议概述应用层传输层网络层网络接入层TCPUDPTCP/UDP报文格式0816243116位源端口16位目的端口32位序列号32位确认号URGACKPSHRSTSYNFIN首部长度保留(6位)16位窗口大小16位TCP校验和16位紧急指针选项数据0816243116位源端口16位目的端口16位UDP校验和数据UDP报文格式TCP报文格式16位UDP长度端口号HTTPFTPTelnetSMTPDNSTFTPSNMPTCPUDPIP数据包套接字传输层协议用端口号来标识和区分各种上层应用程序。TCP连接clientserverIP网滑动窗口需要修改窗口大小发送数据太快了！网络层协议概述应用层传输层网络层IGMPIPARPRARPICMP网络接入层IP报文格式版本报文长度服务类型总长度标识符标志片偏移生存时间协议报头校验和源IP地址目的IP地址IP选项ARP地址解析协议需要10.0.0.2的MAC地址？IP:10.0.0.1/24MAC:00-E0-FC-00-00-11IP:10.0.0.2/24MAC:00-E0-FC-00-00-12ARPRequest?ARPReply10.0.0.2对应的MAC：00-E0-FC-00-00-12RARP反向地址解析协议我的IP地址是什么？无盘工作站RARPServerRARPRequest?RARPReply你的IP地址是10.0.0.1ICMP协议B可达吗？ICMPEchoRequestICMPEchoReply我在ABIPv6引入•IPv4取得了极大的成功•Internet的快速发展同IPv4地址的短缺矛盾越来越突出•新技术的应用对IP提出了更多的要求IP为什么要升级•以IPv4为核心技术的Internet获得巨大成功•但IPv4地址资源紧张直接限制了IP技术应用的进一步发展，到1996年已将80%的A类网络地址，50%的B类地址，10%的C类地址全部分配了，有专家估计到2010年IPv4地址将全部用完•移动和宽带技术的发展要求更多的IP地址•CIDR，VLSM，NAT，混合地址等技术只能暂时缓解IPv4地址紧张，但无法根本解决地址问题•IP地址短缺问题直接加速了IPv4升级的需求IPv6主要特点•最本质的改进——几乎无限的地址空间地址长度由32位增加到128位•其他（锦上添花）：简单——简化固定的基本报头，提高处理效率可扩展——引入灵活的扩展报头，协议易扩展即插即用——地址配置简化，自动配置安全——网络层的IPSec认证与加密，端到端安全QoS——新增流标记域移动——MobileIPv6GO子网规划IP地址介绍10.110.192.11120.130.188.144•IP地址唯一标识一台网络设备•私有IP地址IP地址分类特殊IP地址网络部分主机部分地址类型用途127any全“0”全“1”Any全“0”Any全“1”网络地址代表一个网段广播地址特定网段的所有节点环回地址环回测试广播地址本网段所有节点所有网络通常用于指定默认路由无子网编址•无子网编址是指使用自然掩码，不对网段进行细分。比如B类网段172.16.0.0，采用255.255.0.0作为掩码。以太网172.16.30.10172.16.30.1172.16.28.1带子网编址•B类网段172.16.0.0以太网以太网172.16.8.1，255.255.255.0172.16.4.1，255.255.255.0H子网规划201.222.5.0255.255.255.0201.222.5.8255.255.255.248201.222.5.16255.255.255.248201.222.5.24255.255.255.248201.222.5.32255.255.255.248201.222.5.9255.255.255.248201.222.5.17255.255.255.248201.222.5.25255.255.255.248201.222.5.33255.255.255.248B类子网规划实例子网地址172.16.2.0主机地址172.16.2.1－172.16.2.254广播地址172.16.2.255IP主机地址172.16.2.120子网掩码255.255.255.0C类子网规划实例子网地址192.168.5.120主机地址192.168.