网络互联技术基础

谭方勇Email:[e-mail]交换与路由技术实用教程第1章网络互联技术基础苏州市职业大学计算机工程系交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编主要内容1.网络体系结构基础2.局域网技术3.广域网技术4.网络实验环境搭建5.实验一网络模拟软件BosonNetSim交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编1.网络体系结构基础1.1OSI参考模型简介1.2TCP-IP参考模型简介交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编1.1OSI参考模型OSI/RM(OpenSystemInterconnection)开放系统互联参考模型：由国际标准化组织(ISO)在20世纪70年代后期提出，目的是为了使两个不同的系统那个较容易地通信，而不需要改变底层的硬件或软件的逻辑，从而实现异种系统互连。OSI模型并不是协议，它是设计灵活的、稳健的、可互操作的网络体系结构的可用模型。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编OSI参考模型的层次结构表示层应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层物理层数据链路层网络层物理层数据链路层网络层通信子网内部协议转接结点转接结点主机A主机B各对等协议交换单元数据帧分组报文SPDUPPDUAPDU比特交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编OSI参考模型中的数据传输过程表示层应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层交换单元数据帧分组报文SPDUPPDUAPDU比特源主机目的主机比特流DDDDDDDDDDDDh7h6h5h3h2h2h4h3h4h5h6h7传输介质DD交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编各层的主要功能与协议1)物理层物理层主要功能：该层规定了网络设备之间的物理接口特性及通信规则，即，规定了为建立、维护和拆除物理链路(通信结点之间的物理路径)所需的机械、电气、功能和规程特性。其作用是确保比特流在物理信道上传输。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编各层的主要功能与协议2)数据链路层数据链路层的功能:(1)数据链路的管理(2)帧同步(3)差错控制(4)流量控制数据链路控制协议可分为异步协议和同步协议两类。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编各层的主要功能与协议3)网络层网络层的主要功能:(1)为传输层提供服务(2)组包和拆包(3)路由选择(4)流量控制交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编各层的主要功能与协议4)传输层传输层提供了主机应用程序进程之间的端到端的服务，基本功能如下：(1)分割与重组数据(2)按端口号寻址(3)连接管理(4)差错控制和流量控制交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编各层的主要功能与协议5)会话层会话层也称为对话层或会晤层，该层利用运输层提供的服务，组织和同步进程间的通信，提供会话服务、会话管理和会话同步等功能。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编各层的主要功能与协议6)表示层这一层主要处理流经端口的数据代码的表示方式问题，主要包括如下服务：(1)数据表示(2)语法转换(3)语法选择(4)连接管理交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编各层的主要功能与协议7)应用层应用层是OSI参考模型的最高层，是用户与网络的接口。应用层通过支持不同应用协议的程序来解决用户的应用需求，如文件传输、远程操作和电子邮件服务等。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编1.2TCP-IP参考模型TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)即传输控制协议/网际协议，是一组用于实现网络互连的通信协议，是Internet上所使用的基础协议。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编TCP-IP协议簇简介表示层应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层网络接口层网际互联层传输层IP(ARP,RARP,ICMP)以太网令牌环网FDDIATM……HTTPFTPTelnetSMTPSNMPDNSTCPUDPOSIRMTCP/IPRMTCP/IP协议簇交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编TCP-IP体系结构分层原理传输层应用层网络接口层网际互联层网络接口层网际互联层主机A各对等层协议交换单元数据帧IP数据报TCP报文段UDP数据报报文传输层应用层网络接口层网际互联层主机B路由器物理网络1物理网络2交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编各层的主要功能及协议1)网络接口层网络接口层与OSI参考模型中的物理层和数据链路层相对应。网络接口层是TCP/IP与各种LAN或WAN的接口。2)网际互联层网际互联层对应于OSI参考模型的网络层，其主要功能是解决主机到主机的通信问题，以及建立互联网络。网间的数据报可根据它携带的目的IP地址，通过路由器由一个网络传送到另一网络。这一层有4个主要协议：网际协议(IP)、地址解析协议(ARP)、反向地址解析协议(RARP)和互联网控制报文协议(ICMP)。其中，最重要的是IP协议。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编各层的主要功能及协议3)传输层传输层对应于OSI参考模型的传输层，提供端到端的数据传输服务。该层定义了两个主要的协议：传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)。TCP提供的是面向连接的可靠的传输服务；而UDP提供的是无连接的不可靠的传输服务，一般用于数据量比较小的传输。4)应用层应用层对应于OSI参考模型的高层，为用户提供所需要的各种服务。例如，目前广泛采用的HTTP、FTP、TELNET等是建立在TCP协议之上的应用层协议，不同的协议对应着不同的应用。下面简单介绍几个常用的协议。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编2.局域网技术局域网是由一组计算机及相关设备通过共用的通信线路或无线连接的方式组合在一起的系统，它们在一个有限的地理范围进行资源共享和信息交换。就其技术性定义而言，它是通过特定类型的传输媒体(如电缆、光缆和无线媒体)和网络适配器(亦称为网卡)将计算机连接在一起，并受网络操作系统监控的网络系统。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编局域网的组成传输介质服务器打印机终端局域网由网络硬件和网络软件两部分组成。网络硬件主要有：服务器、工作站、传输介质和网络连接部件等。网络软件包括网络操作系统、控制信息传输的网络协议及相应的协议软件、大量的网络应用软件等。如图所示就是一种比较常见的局域网。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编局域网的分类可从下面几个方面对局域网进行划分：(1)拓扑结构(2)传输介质(3)访问传输介质的方法(4)网络操作系统交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编局域网的技术特点局域网设计中主要考虑的因素是能够在较小的地理范围内更好的运行、资源得到更好的利用、传输的信息更加安全以及网络的操作和维护更加简便等。这些要求决定了局域网的技术特点，即拓扑结构、传输媒体和媒体(介质)访问控制方法在很大程度上共同确定了传输信息的形式、通信速度和效率、信道容量以及网络所支持的应用服务类型。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编局域网的参考模型高层数据LLC数据MAC数据MAC帧LLCPDU网络层以上MAC子层LLC子层MAC首部MAC尾部交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编3.广域网技术广域网又称为远程网(longhaulnetwork)。是指覆盖范围广，传输距离远的远程网络。其网络结构比较复杂；传输速率一般低于局域网。常见的广域网有公用电话交换网(PSTN)、数字数据网(DDN)、分组交换数据网(X.25)、帧中继(FrameRelay)、综合业务数据网(ISDN)和交换多兆位数据服务(SMDS)等。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编广域网协议模型X.25PLPLAPBX.21bisSMDSFrameRelayHDLCPPPSDLCEIA/TIA-232EIA/TIA-449V.24V.35HSSIG.703EIA-530网络层数据链路层MAC子层物理层OSI层次广域网协议交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编广域网链路广域网链路分成两种：一种是专线连接，另一种是交换连接。专线是永久的点到点的服务，常用于为某些重要的公司、学校等提供的核心或者骨干连接。交换连接可以分成3种：电路交换、包交换和信元交换。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编广域网服务从层次上来看，广域网的最高层就是网络层。网络层为连接在网络上的主机提供的服务可以分为两大类：数据报服务和虚电路服务。1)数据报服务数据报服务(无连接的)，是指网络随时可以接受主机发送的分组(即数据报)。网络为每个分组独立地选择路由。网络只是尽最大努力将分组交付给目的主机，但对源主机没有任何承诺。2)虚电路服务虚拟电路是一种逻辑电路，可以在两台网络设备之间实现可靠通信。虚拟电路有两种不同形式，分别是交换虚拟电路(SVC)和永久性虚拟电路(PVC)。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编4.网络实验环境搭建BosonNetSim是Boson公司推出的Cisco路由器和交换机模拟程序。它的出现给那些需要路由器和交换机然而却没有实验设备和实验环境的学习者提供了练习所学命令的环境。为了方便初学者，本书以BosonNetSim软件为例详细讲解了如何搭建网络实验环境。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编5.实验－网络模拟软件BosonNetSim1）实验目的(1)熟悉BosonNetSim软件的主界面；(2)熟练掌握BosonNetSim软件的菜单栏、设备列表、设备信息和绘图区并能独立操作；(3)掌握较复杂网络拓扑图的绘制。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编2）实验设备安装好BosonNetSim软件的PC机。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编3）实验步骤交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编本章小结本章主要介绍了一些网络互联的基础知识，包括网络体系结构、计算机局域网技术、计算机广域网技术概述和计算机网络实验环境的建立情况。其中网络体系结构中主要涉及到OSI参考模型和TCP-IP参考模型。概述了两个模型的分层结构和各层的功能与协议。计算机局域网和广域网技术概述中主要是介绍了各自的特点、分类以及应用。交换与路由技术实用教程谭方勇、顾才东主编习题一1.OSI参考模型有哪些层次？各层次的名称和主要功能分别是什么？2.物理层的主要功能是什么？主要协议有哪些？传输的数据单位分别是什么？3.TCP-IP模型的体系结构分几个层次？各层次的名称是什么？网络层和传输层的著名协议是什么？4.局域网有哪些特点？它是如何进行分类的？局域网有哪几种拓扑结构？5.局域网的层次结构有何特点？与OSI参考模型比有什么区别？6.广域网的协议模型有何特点？与OSI参考模型比有什么不同？