网络基础.docx

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网络基础

第一章网络概述

计算机网络

网络的演进

常见网络拓朴

●拓扑结构：

→总线、星型、树型

→环型、网型

层次化的网络结构

网络通信协议

网络协议是网络设备之间通信规则的正式描述。

局域网（LAN）定义

●局域网（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。

局域网（LAN）常见设备

●局域网（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。

广域网（WAN）定义

●广域网（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。

●广域网（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：

ATM

→还有POS、CPOS、MSTP、PTN

广域网（WAN）交换方式

●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

●广域网（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

网络重要性能指标：

带宽

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。

带宽单位

换算关系

bps（bitspersecond）

1bps为基本计算单位

Kbps（kilobitspersecond）

1kbps＝～103bps

Mbps（Megabitspersecond）

1Mbps＝～106bps

Gbps（Gigabitspersecond）

1Gbps＝～109bps

常见局域网带宽

介质类型

最大带宽

最长传输距离

五类非屏蔽双绞线（10BASE-TEthernet）

10Mbps

100m

五类非屏蔽双绞线（100BASE-TXEthernet）

100Mbps

100m

五类非屏蔽双绞线（1000BASE-TXEthernet）

1000Mbps

100m

多模光纤（62.5/125mm）（100BASE-FXEthernet）

100Mbps

2000m

多模光纤（62.5/125mm）（1000BASE-SXEthernet）

1000Mbps

220m

多模光纤（50/125mm）（1000BASE-SXEthernet）

1000Mbps

550m

单模光纤（9/125mm）（1000BASE-LXEthernet）

1000Mbps

5000m

常见广域网带宽

线路类型

带宽

Modem调制解调器（PSTN拨号）

56kbps

DSL（ADSL，G.SHDSL，VDSL）

128kbps～52Mbps

ISDN

128kbps

FrameRelay（帧中继）

56kbps～44.736Mbps（美国）或34.368Mbps（欧洲）

T1

1.544Mbps

E1

2.048Mbps

T3

44.736Mbps

E3

34.358Mbps

STS-1（OC-1）

51.840Mbps

STM-1

155.52Mbps

STS-3（OC-3）

155.251Mbps

STM-3

466.56Mbps

STS-48（OC-48）

2.488320Gbps

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）

第二章OSI参考模型

OSI参考模型

OSI七层功能

对等通信

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。

数据封装与解封装过程

Data

Data

TCP

IP

TCP

MAC+LLC

Data

IP

TCP

Data

Data

Data

Data

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

TCP

IP

TCP

MAC+LLC

Data

IP

TCP

10100101110001

10100101110001

主机

主机

二层交换机

路由器

物理层

主要功能：

●基于二进制比特流的传输

●定义电压、接口、线缆标准、传输速率及距离等

数据链路层

数据链路层分为2个子层：

●LLC子层

●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）

数据链路层：

MAC/物理地址

●MAC地址有48位，H3C产品前3个字节是0x00E0FC。

网络层

主要功能：

●编址：

IP地址，IPX地址

●路由：

RIP、OSPF、BGP……

网络层协议操作

传输层

主要功能：

●在主机之间建立端到端连接

●分段上层数据

●将数据从一端主机传送到另一端主机

●保证数据按序、可靠、正确传输

●流量控制（缓存，源抑制，窗口机制）

会话层

主要功能：

●主机间通信

●建立、维护、终结应用程序之间的会话

表示层

主要功能：

●定义数据格式与结构

●协商上层数据格式

应用层

主要功能：

●为应用程序进程（比如文字处理、邮件、电子表格）提供网络服务

第三章TCP/IP

TCP/IP协议与OSI参考模型

TCP/IP协议栈

应用层协议

●文件传输

→FTP、TFTP

●邮件服务

→SMTP、POP3

●网络管理

→SNMP

●远程登录

→Telnet

●网络服务

→HTTP、DNS、WINS

传输层协议

●TCP（TransmissionControlProtocol）

●UDP（UserDatagramProtocol）

TCP/UDP报文格式

传输层常用端口号

●传输层协议用端口号来标识和区分各种上层应用程序。

●套接字（Socket）＝IP＋端口号

HTTP

FTP

Telnet

SMTP

DNS

TFTP

SNMP

TCP

UDP

IP数据包

80

20/21

23

25

53

69

161

6

17

端口号

协议号

如何使用TCP端口号

主机B

IP：

10.1.1.2

主机A

Telnet10.1.1.2，目的端口23

1028

23

10.1.1.2

源端口

目的端口

IP地址

TCP三次握手建立连接

TCP简单确认

主机B

主机A

发送1

接收1

发送ack2

接收ack2

发送2

发送3

接收ack3

接收ack4

接收2

接收3

发送ack3

发送ack4

TCP顺序号和确认号

TCP滑动窗口技术

网络层协议

●InternetProtocol（IP）

●InternetControlMessageProtocol（ICMP）

●AddressResolutionProtocol（ARP）

●ReverseAddressResolutionProtocol（RARP）

IP报头格式

ARP&RARP

32位IP地址

48位MAC地址

ARP

RARP

ARP（AddressResolutionProtocol）地址解析协议：

RFC826

RARP（ReverseAddressResolutionProtocol）逆向地址解析协议：

RFC903

ARP报文格式

ARP报文参数

●目的MAC地址和源MAC地址：

目的MAC地址为全1的特殊地址是广播地址。

●帧类型：

表示后面数据的类型。

ARP请求或应答的帧类型值为0x0806。

●硬件类型：

表示硬件地址的类型。

为1即表示以太网地址。

●协议类型：

表示要映射的协议地址类型。

为0x0800即表示IP地址。

●硬件地址长度和协议地址长度：

以字节为单位。

对于以太网上IP地址的ARP请求或应答来说，它们的值分别为6和4。

●操作类型OP：

主要有四种操作类型，它们是ARP请求（值为1）、ARP应答（值为2）、RARP请求（值为3）和RARP应答（值为4）

ARP过程

RARP报文格式与参数

●RARP分组的格式与ARP分组基本一致。

它们之间主要的差别是RARP请求或应答的帧类型代码为0x8035，而且RARP请求的操作代码为3，应答操作代码为4

RARP过程

ICMP：

Internet控制报文协议

Ping&ICMPEcho

IP地址介绍

●IP地址唯一标识一台网络设备

●IP地址以点分十进制的方式进行表示

●IP地址通常分为网络位和主机位两部分

10.110.192.111

20.130.188.144

IP地址格式

255

255

255

255

11111111

11111111

11111111

11111111

192

168

100

122

11000000

10101000

01100100

01111010

点分

十进

制

二进

制

32bit

2726252423222120

1286432168421

IP地址举例

IP地址分类

特殊IP地址

网络部分

主机部分

地址类型

用途

127

any

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。

带子网编址

B类网段172.16.0.0

子网规划

B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

172.16.2.255

IP主机地址

172.16.2.120

子网掩码

255.255.255.0

C类子网规划实例

子网地址

192.168.5.120

主机地址

192.168.5.121-192.168.5.126

广播地址

192.168.5.127

IP主机地址

192.168.5.121

子网掩码

255.255.255.248

变长子网掩码（VLSM）

无类域间路由（CIDR）

CIDR减少了路由表的规模，增了网络的可扩展性。