网络基础知识与概念

Version2.0网络基础知识与概念Chapter2/31计算机网络的产生和发展4－1第一代计算机网络的诞生1946年产生第一台数字计算机1954年收发器终端的产生60年代初，由多重线路控制器参与组成的网络，被称为第一代计算机网络ModemModemModemModemChapter3/31计算机网络的产生和发展4－2第二代计算机网络的诞生1964年，Baran提出存储转发概念DABCdata暂存，查找转发表，转发到相应的端口Chapter4/31计算机网络的产生和发展4－3分组首部分组首部分组首部010111001010011110111110第二代计算机网络的诞生1964年，Baran提出存储转发概念1966年，David提出分组概念1969年，DARPA的计算机分组交换网ARPANET投入运行Chapter5/31计算机网络的产生和发展4－41977年OSI参考模型的提出，标志着计算机网络进入到第三个阶段Chapter6/31网络体系的演变过程40年代中期60年代初期70年代初期80年代初期90年代初期90年代末期21世纪网络概念萌芽阶段提出分组交换概念稳步发展与应用提出OSI参考模型体系结构成熟发展Internet广泛应用后TCP/IP模型时代Chapter7/31阶段总结第一代计算机网络由多重线路控制器参与组成的网络面向终端的通信网－－计算机是网络的控制中心第二代计算机网络以资源子网为中心ARPANET的成功运行第三代计算机网络OSI参考模型出现Chapter8/31什么是协议什么是协议？为了使数据可以在网络上从源传递到目的地，网络上所有设备需要“讲”相同的“语言”描述网络通信中“语言”规范的一组规则就是协议例如：两个人交谈，必须使用相同的语言，如果你说汉语，他说阿拉伯语……数据通信协议的定义决定数据的格式和传输的一组规则或者一组惯例#&$％……Chapter9/31培训目标网络概述OSI开放系统互联7层参考模型识别集线器hub、交换机switch、路由器router的功能以及在网络中扮演的角色.描述数据封装与解除封装Chapter10/31计算机网络概述网络：计算机与通信技术相结合，不同种类计算机通过同类通信协议相互通信，形成计算机网络。Chapter11/31网络拓扑结构1.计算机网络的拓扑结构是指网络中各个站点相互连接的形式2.拓扑包括物理拓扑和逻辑拓扑3.物理拓扑是指设备或介质的连接方式4.逻辑拓扑是指数据传输的方式Chapter12/31NetworkTopologyChapter13/31各种标准化组织1.国际标准化组织ISO：OSI参考模型、与Internet相关的标准等。2.电子电气工程师协会IEEE：主要提供网络硬件标准，IEEE802协议族定义了主要的LAN标准。802.3以太网标准、802.5令牌环网标准、802.11无线局域网标准等。3.美国国家标准局ANSI：主要定义了光纤分布式数据接口FDDI标准。4.电子工业协会EIA/TIA：定义网络联结线缆的标准，如rs232、cat5、hssi、v.24、v.35等，以及布线标准EIA/TIA568B。5.国际电信联盟ITU：定义了用作广域网络连接的电信网络标准，如x.25、帧中继等。6.Internet行动委员会IAB：下设IETF工程任务委员会、IRTF研究任务委员会、IANA号码分配委员会，负责各种internet标准的制定。Version2.0OSI参考模型Chapter15/31计算机网络的功能数据通信DataChapter16/31协议分层2－1网络通信的过程很复杂数据以电子信号的形式穿越介质到达正确的计算机，然后转换成最初的形式，以便接收者能够阅读为了降低网络设计的复杂性，将协议进行了分层设计Chapter17/31协议分层2－2分层设计的意义用户服务层的模块设计可相对独立于具体的通信线路和通信硬件接口的差别而通信服务层的模块设计又可相对独立于具体用户应用要求的不同例如：文件传输或电子邮件服务模块的设计，不必关心底层通信线路是光纤还是双绞线Chapter18/31服务类型面向连接的服务先建立连接再传输数据，之后再断开连接数据传输过程中，数据包不需要携带目的地址保证数据传输的可靠性无连接的服务不需要事先建立连接，直接发送数据每个报文都带有完整的目的地址不保证报文传输的可靠性Chapter19/31服务元素元素意义举例请求（Request）用户请求建立一个连接用户拨号指示（Indication）服务提供者向被呼叫方示意有人请求建立连接被呼叫用户电话振铃响应（Response）被呼叫方用来表示接受建立连接的请求被呼叫方摘机确认（Confirm）服务提供者通知呼叫方建立连接的请求已被接受呼叫方听到拨号音停止，对方摘机面向连接的服务在建立连接和断开连接过程中，使用以下几个服务元素Chapter20/31服务元素举例11112222拨号2222，请求建立连接振铃，得到建立连接的指示摘机，对连接请求的响应听到振铃音停止，得到建立连接的确认连接已建立，这时可以通电话了关于面向连接和无连接的服务，在传输层协议中将有应用Chapter21/31OSI协议模型通信协议协议分层OSI7层模型通信的双方需要“讲”相同的语言网络通信的过程很复杂，为了降低复杂性1974年，ISO组织发布了OSI参考模型OSI(OpenSystemInternetwork)是开放的通信系统互联参考模型Chapter22/31邮局实例2－2写信人邮局运输部门收信人邮局甲地乙地Chapter23/31邮局实例2－2邮局对于写信人来说是下层运输部门是邮局的下层－－下层为上层提供服务写信人与收信人之间使用相同的语言邮局之间的约定－－同层次之间使用相同的协议Chapter24/31OSI的七层框架2－1物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层物理层协议数据链路层协议网络层协议传输层协议会话层协议表示层协议应用层协议比特帧报文TPDUSPDUPPDUAPDU1接口2接口3接口4接口5接口6接口主机A主机B数据单元层Chapter25/31OSI的七层框架2－2名称功能实例应用层用户接口HTTPTelnet表示层数据的表现形式、特定功能的实现如-加密ASCII、EBCDICJPEG会话层对应用会话的管理、同步操作系统/应用读取传输层可靠与不可靠的传输、传输前的错误检测、流控TCP、UDP网络层提供逻辑地址、选路IP数据链路层成帧、用MAC地址访问媒介、错误检测与修正802.3/802.2HDLC物理层设备之间的比特流的传输、物理接口、电气特性等EIA/TIA-232V.35Chapter26/31数据的封装与解封装过程3－1InternetHello!Chapter27/31IP包头数据的封装与解封装过程3－2Hello物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层比特帧报文段PDUHelloTCP/UDP头HelloIP包头LLC子层TCP/UDP头HelloIP包头LLC子层MAC子层TCP/UDP头HelloTCP/UDP头高层数据MAC子层LLC子层FCSChapter28/31IP包头数据的封装与解封装过程3－3Hello物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层比特帧报文段PDUHelloTCP/UDP头HelloIP包头LLC子层MAC子层TCP/UDP头HelloIP包头LLC子层MAC子层FCSTCP/UDP头HelloTCP/UDP头高层数据LLC子层Chapter29/31阶段练习什么是协议？OSI参考模型包含哪7层？其中物理层的作用是什么？数据链路层的作用是什么？数据在传输时，传输层的数据到网络层后，网络层会做什么动作？Chapter30/31TCP/IP协议参考模型TCP/IP是20世纪70年代中期美国国防部为ARPANET开发的网络体系结构网络接口层互联网层传输层应用层TCP/IP4层模型物理层数据链路层网络层OSI7层模型会话层表示层应用层传输层互联网层传输层应用层物理层数据链路层TCP/IP5层模型Chapter31/31TCP/IP模型与OSI模型的比较相同点两者都是以协议栈的概念为基础协议栈中的协议彼此相互独立下层对上层提供服务不同点OSI是先有模型；TCP/IP是先有协议，后有模型OSI适用于各种协议栈；TCP/IP只适用于TCP/IP网络层次数量不同Version2.0数据链路层与交换机Chapter33/31数据链路层的功能2－1数据链路层位于网络层与物理层之间物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层数据链路层协议比特（Bit）帧（Frame）包(Packet）主机A主机B数据单元Chapter34/31数据链路层的功能2－2数据链路层的功能数据链路的建立、维护与拆除帧包装、帧传输、帧同步帧的差错恢复流量控制Chapter35/31以太网以太网工作在数据链路层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层物理层协议数据链路层协议网络层协议比特帧包12主机A主机B数据单元层以太网Chapter36/31什么是以太网我们平常使用的局域网就是以太网①如果中间的线路是共享的，这条链路在同一时间由谁来使用呢？如何来保证这些主机能有序的使用共享线路，不发生数据的冲突？②如果主机A发出一个数据包给主机B，如何标识主机A和主机B呢？这就是主机的地址问题。③主机之间发送的数据，需要保证双方互相都能读懂，那么它们发送的数据的格式，是不是需要有一个统一的规范呢？Chapter37/31以太网采用CSMA/CDCSMA/CD—带冲突检测的载波监听多路访问以太网采用CSMA/CD避免信号的冲突工作原理发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听若监听到冲突，则立即停止发送等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试Chapter38/31以太网MAC地址以太网地址用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备例如：00－06－1b－e3－93－6c00－0d－28－be－b6－42IBMCISCO24比特（供应商标识）24比特（供应商对网卡的唯一编号）对于目的地址：0–物理地址（单播地址）1–逻辑地址（组播地址）Chapter39/31以太网帧格式802.3以太网帧格式数据链路层封装7字节6字节6字节前导码目的地址源地址类型/长度数据帧校验序列46～1500字节4字节1字节2字节帧启始定界符物理层封装大于0600H表示类型，小于0600H表示长度Chapter40/31以太网标准物理层数据链路层逻辑链路控制子层（LLC)介质访问控制子层（MAC)以太网IEEE802.2IEEE802.3Chapter41/31MAC子层与LLC子层2－1介质访问控制（MAC）子层（802.3）将上层交下来的数据封装成帧进行发送(接收时进行相反的过程，将帧拆卸)；实现和维护介质访访问控制协议，例如CSMA/CD；比特差错检测；MAC帧的寻址，即MAC帧由哪个站（源站）发出，被哪个站／哪些站接收（目的站）。Chapter42/31MAC子层与LLC子层2－2逻辑链路控制（LLC）子层（802.2）建立和释放数据链路层的逻辑连接；提供与上层的接口；给帧加上序号。Chapter43/31以太网命名方法N－信号－物理介质N：以兆位为单位的数据速率，如10、100、1000信号：基带还是宽带物理介质：标识介质类型例如：100BASE-TX数据速率为100M基带，即物理介质为以太网专用UTP或STPChapter44/31以太网交换机交换机是用来连接局域网的主要设备▪交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据，因此交换机工作在数据链路层▪交换机分割冲突域，实现全双工通信Chapter45/31交换机数据转发原理12－1