网络体系结构培训教程全集.ppt

1、主题一,网络体系结构,知识点,1.网络基础知识2.协议分层思想3.接口与服务4.开放式系统互连参考模型OSI/RM5.TCP/IP参考模型TCP/IP RM6.OSI/RM与TCP/IP RM的对比,第1部分 网络基础知识,1.1 为什么要建立网络1.2 网络的概念1.3 网络的发展1.4 网络的分类1.5 网络中的计算机1.6 网络传输介质1.7 网络拓扑结构1.8 相关国际机构1.9 复习,1.1 为什么要连网,1.1.1 未连网计算机的弊病 1.2.2 计算机连网的益处,1.1.1 未连网计算机的弊病,无法进行数据共享无法进行软件应用程序共享 无法进行打印机及其他硬件资源的共享无法进行I

2、nternet资源共享 无法进行集中式的数据管理 工作效率低下,1.1.2 计算机连网的益处,网络可以提高工作效率 网络可以节省资源 网络可以帮助确保信息的一致性并减小数据冗余 网络可以将不同的思想和观点带至一个公共位置,1.2 网络的概念,计算机网络(Network)是将处在 不同地理位置 且相互独立的 计算机 或 设备，通过 传输介质 和 网络设备 按照特定的 结构 和 协议 相互连接起来，利用 网络操作系统 进行管理和控制，从而实现 信息传输 和 资源共享 的一种信息系统。,简单网络示意图,1.3 网络的发展,1.3.1 ARPAnet ARPAnet（高级研究计划署网络，Advance

3、d Research Projects Agency net）是世界上第一个计算机网络，出现在20世纪60年代后期，由美国国防部资助。其第一个节点于1969年在加利福利亚大学洛杉矶分校安装，最终发展成为今天的Internet。1.3.2 我国Internet的发展 1987年9月下旬，钱天白教授发出我国第一封电子邮件“越过长城，通向世界”，揭开了中国人使用Internet的序幕。,1.4 网络的分类,1.4.1 按照地理范围分类1.4.2 按照管理方式分类1.4.3 按照数据传输方式分类,1.4.1 按照地理范围分类,局域网(Local Area Network,LAN)覆盖范围一般不超过数十

4、公里，通常是一幢建筑物内、相邻的几幢建筑物之间或者是一个园区的网络。广域网(Wide Area Network,WAN)覆盖范围通常为数百公里到数千公里，甚至数万公里，可以是一个地区或一个国家，甚至世界几大洲或整个地球。城域网(Metropolitan Area Network,MAN)覆盖的地理范围介于局域网和广域网之间，通常为数十公里到数百公里的一座城市内。,按照地理范围分类,1.4.2 按照管理方式分类,对等网(Peer to Peer)通常是由很少几台计算机组成的工作组。对等网采用分散管理的方式，网络中的每台计算机既作为客户机又可作为服务器来工作，每个用户都管理自己机器上的资源。客户机

5、/服务器网(Client/Server)网络的管理工作集中在运行特殊网络操作系统服务器软件的计算机上进行，这台计算机被称为服务器，它可以验证用户名和密码的信息，处理客户机的请求。而网络中其余的计算机则不需要进行管理，而是将请求通过转发器(Redirector)发给服务器。,按照管理方式分类,1.4.3 按照数据传输方式分类,广播网络(Broadcasting Network)网络中的计算机或设备通过一条共享的通信介质进行数据传播，所有节点都会收到任何节点发出的数据信息。这种传输方式主要应用于局域网中。广播网络中有三种传输类型：单播、组播和广播。在IPv6协议中还有另一种传输类型：任意播。点对点

6、网络(Point to Point Network)网络中的计算机或设备通过单独的链路进行数据传输，并且两个节点间都可能会有多条单独的链路。这种传播方式主要应用于广域网中。,广播网络的三种类型,1.5 网络中的计算机,1.5.1 计算机的分类1.5.2 计算机的主要部件1.5.3 网卡的主要作用1.5.4 网卡的MAC地址,1.5.1 计算机的分类,台式机 PC机或工作站，一般由个人使用。台式机上常用操作系统包括Windows、Linux以及Macintosh。小型机和服务器 小型机和服务器是介于台式机和大型机之间的各种计算机系统。大型机 也称作超级计算机，能够管理大型企业网，存储大量重要数据

7、并保证其完整性及在一个机构中传送数据。笔记本电脑和掌上型电脑 是为了满足日益走向移动的社会需求而出现的计算机类型。,1.5.2 计算机的主要部件,CPU(中央处理单元)I/O(输入/输出系统)内存(Random Access Memory,RAM)网络接口卡(Network Interface Card,NIC)也叫作网卡(Network Adapter)，是连接计算机与网络(网线)的硬件部件。,PCI总线的网卡,ISA总线的网卡,1.5.3 网卡的主要作用,在发送方，把从计算机系统要发送的数据转换成能在网线上传输的bit流。在接收方，把从网线上接收来的bit流重组成计算机系统可以处理的数据。

8、判断数据是否是发给自己的。发送和控制计算机系统和网线数据流。,1.5.4 网卡的MAC地址,存在形式 由网卡的生产厂商固化在每块网卡只读存储器(ROM)中。作用 计算机或设备之间进行通信时，需要使用MAC地址格式 MAC地址由48位二进制数组成，使用12个十六进制数字来表示，如00-80-C8-EF-D2-C3。,1.5.5 MAC地址,IEEE的注册管理委员会RAC是局域网全球地址的法定管理机构，负责分配地址字段6个字节中的前三个字节。IEEE规定地址字段的第一个字节的最低位表示单一地址或组地址。IEEE规定地址字段的第一个字节的次最低位表示全球地址或局部地址。网卡从网络上受到MAC帧的处理

9、方法，MAC帧的三种目的地址：单播、广播、多播。,Ethernet地址结构,Ethernet地址 网络物理地址;Ethernet地址=Manufacture ID+NIC ID 24bit 24bit 公司：Cisco 00-00-0c Novell 00-00-1B 00-00-D8 3Com 00-20-AF 00-60-8C IBM 08-00-5A典型的Ethernet地址：00-60-8C-01-28-12 000000001010000010001100 000000010010100000010010Ethernet地址具有惟一性，取决于你所使用的网卡；,1.6 网络传输介质,1

10、.6.1 双绞线概述1.6.2 制作和测试UTP(实验)1.6.3 同轴电缆1.6.4 光纤1.6.5 无线传输,1.6.1 双绞线概述,双绞线的两种类型双绞线的结构双绞线的颜色双绞线的接头(RJ45)双绞线的线材等级,双绞线的两种类型,非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted-Pair,UTP)屏蔽双绞线(Shielded Twisted-Pair,STP)比UTP多一层屏蔽层,双绞线的结构(1),双绞线的结构(2),双绞线的颜色,双绞线的接头(RJ45),正面,侧面,双绞线的线材等级,1.6.2 制作和测试双绞线(UTP),准备工具和材料连接UTP和RJ45接头制作和测试直通缆(

11、参见第四章)制作和测试交叉缆(参见第四章),准备工具和材料,UTP,压线钳,RJ45接头,护套,简易测线仪,连接UTP和RJ45接头(1),连接UTP和RJ45接头(2),连接UTP和RJ45接头(3),1.6.3 同轴电缆,同轴电缆的结构同轴电缆的分类和技术标准,同轴电缆的结构,同轴电缆的类型和技术标准,1.6.4 光纤,光纤的结构光纤的尺寸光纤的类型光纤通信系统,光纤的结构,光纤的尺寸,描述光纤尺寸的参数有两个：内芯直径和反射层直径，其度量单位都为微米(m,1m=110-6m)。最细的光纤其内芯直径通常只有510m，粗一些的光纤其内芯直径为50100m。局域网中最常用的光纤是62.5m/1

12、25m的光纤，其中62.5m是内芯直径，而125m是反射层的直径。,光纤的类型,多模光纤(Multimode Fiber,MMF)光信号不止一种波长，典型的多模光纤尺寸为62.5m/125m单模光纤(Singlemode Fiber,SMF)光信息只有一种波长，典型的单模光纤尺寸为8m/125m,光纤的类型,光纤通信系统,1.6.5 无线传输介质,红外线无线电波,红外线,红外线,红外线(Infrared,IR)技术广泛的应用在电视机和立体声系统的遥控器中，也可以做为网络通信的介质。它通过使用位于红外频率波谱中的锥形或者线型光束来传输数据信号。红外网络需要通信的双方设备都拥有一个收发器，最好还有

13、同步软件。传输速度4Mbit/s16Mbit/s。红外线是一种视线技术，不能通过不透明的物理(如墙壁)，并且易受外界光线干扰。,无线电波,窄带无线电波 发射器与接收器使用相同的频率传输信号，如广播收音机。容易被非法听众截获信号。扩频无线电波(1)跳频扩频(Frequency hopping spread spectrum,FHSS)(2)直序扩频(Direct sequence spread spectrum,DSSS),1.7 网络拓扑结构,1.7.1 总线拓扑1.7.2 星形拓扑1.7.3 环形拓扑1.7.4 网状拓扑1.7.5 混合拓扑1.7.6 蜂窝拓扑,1.7.1 总线拓扑,1.7.

14、2 星形拓扑,1.7.3 环形拓扑,1.7.4 网状拓扑,1.7.5 混合拓扑,1.7.6 蜂窝拓扑,1.8 相关国际机构,ISO国际标准化组织（OSI参考模型）ANSI美国国家标准协会（FDDI）EIA/TIA电子/电信工业协会（RS232，568）IEEE电子及电气工程师协会（802.x）ITU-T国际电信联盟电信标准部门（X.25）ISOC国际互联网协会 IABInternet体系结构委员会（RFC，请求注解）IETFInternet工程任务组（近期问题）IRTFInternet研究任务组（未来问题）,1.8 相关国际机构,1.9 复 习,1.什么是网络？2.如何从不同角度对网络进行分类

15、？3.网卡的作用是什么？4.什么是MAC地址？5.目前最常用的UTP，其最大传输速率和最长传输距 离分别是多少？6.光纤有哪两种类型？常用光纤的尺寸是多少？7.同轴电缆有哪两种型？其传输速率和最长传输距离 分别多少？6.常见的网络拓扑结构有哪些？,第2部分 协议和参考模型,2.1 协议和分层结构2.2 OSI参考模型2.3 TCP/IP参考模型2.4 协议栈2.5 复习,2.1 协议和分层结构,2.1.1 协议2.1.2 分层结构的优点2.1.3 分层结构的工作原理2.1.4 接口与服务2.1.5 服务类型2.1.6 服务原语,2.1.1 协 议,什么是协议协议是网络中计算机或设备之间进行通信

16、的 一系列规则的集合。协议示例以发送消息“HELLO STUDENTS”为例。常用协议IP、TCP、HTTP、POP3、SMTP,2.1.2 分层结构的优点,各层间相互独立，某一层的变化不会影响其他层促进标准化工作使网络易于实现和维护,2.1.3 分层结构的工作原理,纵向通信在分层结构中，低层服务为高层服务提供服务，高层服务使用低层服务提供的服务。横向通信分层结构中，对应的分层协同工作，以保证能够成功的完成通信。一台机器上的第N层与另一台机器上的第N层进行对话的规则就第N层协议。,2.1.4 接口与服务,对等实体每一层中的活动元素通常被称为实体（entity）。实体可以是软件实体也可以是硬件实体。不同机器上的同一层实体叫做对等实体。服务提供者和服务用户N层实体实现的服务为N+1层所利用。N层被称为服务提供者（service provider），N+1层被称为服务用户（service user）。服务是在服务接入点SAP（service access point）提供给上层使用的。,2.1.4 接口与服务,SAP 服务接入点IDU 接口数据单元SDU 服务数据单元PDU 协议数据单元IC