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1、IP通信网络基础知识IP通信网络基础知识第一章， 网际互连基础把一个大的网络划分为一些小的网络就称为网络分段，这些工作由路由器，交换机和网桥来按成。引起LAN通信量出现足赛的可能原因如下:1 在一个广播域中有太多的主机2 广播风暴3 组播4 低的带宽路由器被用来连接各种网络，并将数据包从一个网络路由到另一个网络。默认时，路由器用来分隔广播域，所谓广播域，是指王端上所有设备的集合，这些设备收听送往那个王端的所有广播。尽管路由器用来分隔广播域，但重要的是要记住，路由器也用来分隔冲突域。在网络中使用路由器有两个好处：1 默认时路由器不会转发广播。2 路由器可以根据第三层（网络层）信息对网络进行过滤。

2、默认时，交换机分隔冲突域。这是一个以太网术语，用来描述：某个特定设备在网段上发送一个数据包，迫使同一个网段上的其他设备都必须主要道这一点。在同一时刻，如果两个不同的设备试图发送数据包，就会产生冲突域，此后，两个设备都必须重新发送数据包。网际互连模型当网络刚开始出现时，典型情况下，只能在同一制造商的计算机产品之间进行通信。在20世纪70年代后期，国际标准化组织创建了开放系统互联参考模型，也就是OSI七层模型。OSI模型时为网络而构建的最基本的层次结构模型。下面是分层的方法，以及怎样采用分层的方法来排除互联网络中的故障。分层的方法参考模型时一种概念上的蓝图，描述了通信是怎样进行的。他解决了实现有效

3、通信所需要的所有过程，并将这些过程划分为逻辑上的组，称为层。参考模型的优点OSI模型时层次化的，任何分层的模型都有同样的好处和优势。采用OSI层次模型的优点如下，当然不仅仅是这些：1 通过网络组件的标准化，允许多个提供商进行开发。2 允许各种类型网络硬件和软件相互通信。3 防止对某一层所作的改动影响到其他的层，这样就有利于开发。OSI参考模型OSI模型规范重要的功能之一，是帮助不能类型的主机实现相互之间的数据传输。OSI模型有7个不同的层，分为两个组。上面三层定义了中断系统中的应用程序将被彼此通信，以及如何与用户通信。下面4层定义了三怎样进行端到端的数据传输。下面4层定义了怎样通过物力电缆或者

4、通过交换机和路由器进行数据传输。传输层:1 提供可靠或不可靠的传输2 在重传之前执行错误纠正网络层:1. 提供逻辑寻址,以便进行路由选择.数据链路层:1. 将数据包组合为字节,字节组合为帧2. 使用MAC地址提供对介质的访问3. 执行错误检测，但不纠正物理层:1. 在设备之间传输比特流2. 制定电压大小、线路速率和电缆的引脚数工作在OSI模型的所有7层的网络设备包括:1. 网络管理系统(NMS)2. WEB和应用程序服务器3. 网关(非默认网关)4. 网络主机OSI参考模型的7层和各层的功能1. Application layer 文件、打印、消息、数据库和应用程序2. Presentatio

5、n layer 数据加密、压缩和转换服务3. Session layer 会话控制 4. Transport layer 端到端连接5. Network layer 路由选择6. Data Link layer 数据组合成帧 7. Physical layer 物理拓扑应用层：OSI模型的应用层是用户与计算机进行实际通信的地方。表示层：表示层因它的用途而得名：它为应用层提供数据，并负责数据转换和代码的格式化。会话层：会话层负责建立、管理和终止表示层实体之间的会话连接。传输层：传输层将数据分段并重组为数据流。网络层：网络层负责设备的寻址，跟踪网络中设备的位置，并决定传送数据的最佳路径，这意味着网

6、络层必须在位于不同地区的互联设备之间传输数据流。数据链路层：数据链路层提供数据的物理传输，并处理出错通知、网络拓扑和流量控制。物理层：物理层是最低层，物理层的功能有两个：发送和接收位流。以太网（ETHERNET）组网以太网采用竞争型的介质访问方法，允许网络上的所有主机共享同一条链路的带宽。以太网采用带冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）技术。采用CSMA/CD协议的网络将承受巨大的冲突压力，包括：1 延迟2 低的吞吐量3 拥塞半双工和全双工以太网半双工以太网在原始的802.3以太网中定义，它只适用一对线缆，数字信号在线路上是双向传输的。半双工以太网也采用CSMA/CD协议，以防止产生冲

7、突，如果产生了冲突，就允许重传。全双工以太网是用两对电缆线，而不失向半双工方式那样是用一对电缆线。全双工以太网可以用于下列3种情况：1 交换机到主机的连接2 交换机到交换机的连接3 使用交叉电缆的从主机到主机的连接以太网的数据链路层以太网的数据链路层负责以太网寻址，通常成其为硬件寻址或MAC寻址。有四种不同类型的以太网帧可用：1 Ethernet_II2 IEEE 802.33 IEEE 802.24 SNAPEthernet寻址它采用截至访问控制（Media Access Control, MAC）地址进行寻址，MAC地址被烧入每个以太网网卡中。MAC地址也叫硬件地址，它采用48位（6个字节

8、）的十六进制格式。Ethernet帧数据链路层负责将位组合成字节，并将字节组合成帧。802.3帧的格式:前导(Preambl)帧起始定界符/同步（Start Frame Delimiter,SFD）/Synch目的地址（Destination Address,DA）源地址（Source Address,SA）长度（Length）或类型（Type）字段数据（Data）帧效验序列（Frame Check Sequence,FCS）Ethernet物理层Ethernet最早由DIX实现。这是一种传输速率为10Mb/s的网络，其物理介质可以是同轴电缆、双绞线和光纤。下面是原始的IEEE 802.3标准

9、：10Base210Base510BaseT下面是扩展的IEEE 802.3标准：100BaseTX100BaseFX1000BaseCX1000BaseT1000BaseSX1000BaseLXEthernet电缆的连接可用的Ethernet电缆类型有：1 直通电缆2 交叉电缆3 反转电缆直通电缆：1 主机到交换机或集线器2 路由器到交换机或集线器交叉电缆：1 交换机到交换机2 集线器到集线器3 主机到主机4 集线器到交换机5 路由器直连到主机反转电缆：这种类型的电缆不是用来将各种Ethernet部件连接起来，而是反转的Ethernet电缆来实现从主机到路由器控制台串行通信（com）端口的连

10、接。无线联网（Wireless Networking）数据封装当主机向其他的设备跨网络传输数据时，数据就要进行封装，就是在OSI模型的每一层加上协议信息。每一层只与接收设备上相应的对等层进行通信。Cisco的3层（层次）模型Cisco的层次模型可以用来帮助设计，实现核维护可扩展的、可靠的、性能价格比高的层次化的互联网络。Cisco定义了3个层次，下面是3个层次和他们的典型功能：1 核心层：骨干 核心层就是网络的中心。他位于顶层，负责可靠而迅速的传输大量的数据流。网络核心层的唯一意图是，尽可能快的交换数据流。2 分配层：路由 分配层有时也称为工作组层，它是接入层和核心层之间的通信点。分配层主要功

11、能是提供路由、过滤和WAN接入，如果需要的话，他还决定数据报可以怎样对核心层进行访问。3 接入层：交换接入层控制用户和工作组对互联网络资源的访问。接入层也称桌面层。大多数用户所需要的网络资源将在本地获得，分配层处理远程服务的数据流。第二章， 因特网协议TCP/IP模型 1 Telnet它允许一个用户在一个远程的客户机上，访问另一台机器上的资源。2 FTP文件传输协议实际上就是传输文件的协议，它可以应用在任意两个主机之间。3 TFTP简单文件传输协议是FTP的简化版本，只有在你确切地知道想到得到的文件名及他的准确位置时，才可有选择的使用TFTP。4 NFS网络文件系统在文件共享中是一个特殊的协议

12、珍宝。他允许两个不同类型的文件系统实现互操作。5 SMTP简单又见传输协议，是对应于我们普遍使用的被称为E-mail的应用，他描述了邮件投递中的假脱机、排列及方法。6 LPD行式打印机守护进程协议，使被设计用于实现打印机共享的。7 X Window为客户-服务器业务而设计，X Window定义了一个编写基于图形化用户界面（GUI）的客户-服务器应用程序的协议8 SNMP简单网络管理协议采集并使用一些有价值的网络信息。9 DNS域名服务可以解析主机名，特别是Internet名。10 DHCP/BootP动态主机配置协议可以为主机分配IP地址。主机到主机层协议主机到主机层的主要目的，是将上层的应用

13、从网络传输的复杂性中屏蔽出来。在这里将描述着一层上的两个协议：1 传输控制协议（TCP）2 用户数据报协议（UDP）传输控制协议传输控制协议通常是从应用程序中得到大段的信息数据，然后将它分割成若干个数据段。TCP的数据段格式TCP报头是一个20字节长的段，在带有选项时可以达到24个字节。在TCP数据段中包含如下字段：1 源端口2 目的端口3 序列号4 确认应答号5 偏移量6 保留7 代码位8 窗口9 效验和10 紧急指针11 选项12 数据用户数据报协议如果将用户数据报协议（UDP）与TCP座一个比较，UDP基本是一个缩小规模的经济化模式，有时也被称为瘦协议。UDP数据段的格式在UDP数据段中

14、包含了下列字段：1 源端口2 目的端口3 数据段长度4 CRC5 数据主机到主机层的重要概念TCP和UDP的重要功能TCP UDP排序 无序可靠 不可靠面向连接 无连接虚电路 低开销确认 无确认窗口流量确认 没有窗口或流量控制端口号TCP和UDP都必须使用端口号来与上层进行通信，因为他们需要跟踪同时使用网络进行的不同的会话过程。不使用带有众所周知的端口号的应用程序的虚电路时从一个指定的范围中随机地指定端口号。下面解释了可以使用的不同的端口号：1 低于1024的端口号被称为众所周知的端口号，他们是由RFC 3232所定义。2 大于1024及1024的端口号被上层用来建立与其他主机的会话，并且在T

15、CP数据段中被TCP用来作为源方和目的方的地址。因特网层协议在TCP/IP的模型中，设置因特网层有两个主要的理由：路由及为上层提供一个简单的网络接口。没有任何一个其他的高层或低层协议会涉及到任何有关路由的功能，这个复杂和重要的任务是完全属于因特网层。因特网层协议：1 因特网协议（IP）2 因特网控制报文协议（ICMP）3 地址解析协议（ARP）4 逆向地址解析协议（RARP）因特网协议（IP）因特网协议其实质就是因特网层。其他的协议仅仅是建在离其基础上用于支持IP协议的。IP是从主机到主机层处接受数据段的，在需要时再将他们组合成数据报（数据包），然后接收方的IP再重新组合数据报为数据段。每个数

16、据报都被指定了发送者和接收者的IP地址。每个接收了数据报的路由器都是基于数据包的目的IP地址来决定路由的。构成IP报头的字段如下： 1 版本 42 报头长度（HLEN） 43 IP优先位或ToS 84 总长度 165 标识 166 标志 37 分段偏移 138 TTL(存活期) 89 协议 810 报头和效验和 1611 源IP地址 3212 IP选项 0或3213 数据 可变 注：后面的数字表示长度在IP报头的协议字段中可能发现的协议协议 协议号ICMP 1IGRP 9EIGRSP 88OSPF 89IPv6 41GRE 47IPX in IP 111Layer-2 tunnel(L2TP)

17、 115因特网控制报文协议因特网控制报文协议（ICMP）工作在网络层，它被IP用于提供许多不同的服务。ICMP是一个管理性协议，并且也是一个IP信息服务的提供者。他的信息是被作为IP数据报来传送的。下面是与ICMP相关的一些常见的事件和信息：1 目的不可达 如果路由器不能再向前发送某个IP数据报，这是路由器会使用ICMP来传送一个信息返回给发送端，来通告这一情况。2 缓冲区满 如果路由器用于接收输入数据的内存缓冲区已经满了，他将会使用ICMP向外发送这个信息直道拥塞解除。3 跳 每个ip数据报都被分配了一个所允许经过路由器个数的数值，被称为跳（hop）。4 Ping Ping（即数据包的因特网

18、探测）使用ICMP回应信息在互联网络上检查计算机间物理连接的连通性。5 Traceroute Traceroute是通过使用ICMP的超时机制，来发现一个数据报在穿越互联网络时它所经历的路径。地址解析协议（ARP）地址解析协议（ARP）可以由已知主机的IP地址，在网络上查找到他的硬件地址。逆向地址解析协议（RARP）当一台误判计算机被用做IP主机时，它没有办法在其初始化时了解自己的IP地址。但是他可以知道自己的MAC地址。逆向地址解析协议（RARP）可以通过发送一个包含有无盘主机MAC地址的数据包，来询问与此MAC地址相对应的IP地址。二进制、十进制和十六进制的转换二进制到十进制的记忆表二进制

19、取值 十进制取值 128 192 224 240 248 252 254 255十六进制到二进制到十进制表十六进制值 二进制值 十进制值0 0000 01 0001 12 0010 23 0011 34 0100 45 0101 56 0110 67 0111 78 1000 89 1001 9A 1010 10B 1011 11C 1100 12D 1101 13E 1110 14F 1111 15IP寻址IP地址是IP网络上每个计算机的数字化标识符。它指明了在此网络上某个设备的位置。IP地址是一个软件地址，而不是硬件地址，后者是被硬烧录到网卡（NIC）中的并且主要是用于在本地网络上定位主机

20、的。IP术语位 一位就是一个数字，要么是1，要么是0字节 一个字节可以是7位或8位八位位组 就是8位，一个最基本的8位二进制数网络地址 它是用来指定数据包所要传送的远程网络广播地址 被应用程序或主机用来将信息发送给网络上所有节点的地址，我们称之为广播地址。分层的IP寻址方案一个IP地址包含有32位的信息。这些位通常被分割为四个部分，被称为八位位组或字节，每一部分包含一个字节（8个位）。可以使用下面3种不同的方式来描述一个IP地址：1 点分十进制，如172.16.30.562 二进制，.3 十六进制，AC.10.1E.38所有例子表示的都是同一个IP地址网络寻址网络地址唯一地制定了每个网络。在同

21、一网络中的美态计算机都共享相同的网络地址，并用它来作为自己IP地址的一部分。节点地址是在一个网络中用来标识每台计算机的，它是一个唯一的标识符。这个地址的节点部分必须是唯一的，因为相对于网络而言它是用来独立的标识指定计算机的。因特网的设计者决定根据网络的大小来创建网络的类别。三个网络类别的总结8位 8位 8位 8位类A 网络 主机 主机 主机类B 网络 网络 主机 主机类C 网络 网络 网络 主机类D 组播类E 研究网络地址范围：A类=0=127网络地址范围：B类=128=191网络地址范围：C类=192=223网络地址范围：C类和E类介于224和255之间的地址是被保留用作D类和E类网络的。D

22、类是用于组播的地址（224到239），而E类（240到255）是被用于科学实验用途的。网络地址：用于特殊目的有些IP地址是被保留用于某些特殊目的的，网络管理员不能将这些地址分配给节点。一些特殊的IP地址:1.IP地址127.0.0.1:本地回环(loopback)测试地址2.广播地址:255.255.255.2553.IP地址0.0.0.0:代表任何网络4.网络号全为0:代表本网络或本网段5.网络号全为1:代表所有的网络6.节点号全为0:代表某个网段的任何主机地址7.节点号全为1:代表该网段的所有主机一些私有地址的范围:1.A类地址中:10.0.0.0到10.255.255.255.2552.

23、B类地址中:172.16.0.0到172.31.255.2553.C类地址中:192.168.0.0到192.168.255.255广播地址:1.层2广播:FF.FF.FF.FF.FF.FF,发送给LAN内所有节点2.层3广播:发送给网络上所有节点3.单播(unicast):发送给单独某个目标主机4.多播:由1台主机发出,发送给不同网络的许多节点第三章， IP子网划分和变长子网掩码（VLSM）子网划分基础这里给出了子网划分的若干个好处：1 缩减网络流量2 优化网络性能3 简化管理4 可以更为灵活的形成大覆盖范围的网络如何创建子网要创建子网，就需要从IP地址的主机部分中借出一定的位，并且保留他们

24、用来定义子网地址。这一位着用于主机的位减少，所以子网越多，可用于定义主机的位越少。下面就是实现划分子网的步骤：1 确认所需要的网络ID数： 每个子网需要有一个网络号 每个广域网连接需要有一个网络号 2 确认每个子网中所需要的主机ID数： 每台TCP/IP主机需要一个主机地址 路由器的每个接口需要一个主机地址 3 基于以上需要，创建如下内容： 为整个网络设定一个子网掩码 为每个物理望断设定一个不同的子网ID 为每个子网确定主机的合法地址范围子网掩码为了保证所配置的子网地址可以工作，在网络上每台计算机都必须知道自己主机地址中的哪一部分是被用来表示子网地址的。这可以通过在每台计算机上制定一个子网掩码

25、来完成。网络管理员是用1和0的组合来创建一个32位的子网掩码。子网掩码中1的位置表示是网络或子网的地址部分。不是所有的网络都需要子网掩码，有些主机使用默认的子网掩码。这基本上与认为一个网络不需要子网地址是相同的。默认的子网掩码类型 格式 默认子网掩码A Network.node. node. Node 255.0.0.0B Network. Network. node. Node 255.255.0.0C Network. Network. Network. node 255.255.255.0无类的内部域路由（CIDR）子网掩码 CIDR值255.0.0.0 /8255.127.0.0 /9

26、255.192.0.0 /10255.224.0.0 /11255.240.0.0 /12255.248.0.0 /13255.252.0.0 /14255.254.0.0 /15255.255.0.0 /16255.255.128.0 /17255.255.192.0 /18255.255.224.0 /19255.255.240.0 /20255.255.248.0 /21255.255.252.0 /22255.255.254.0 /23255.255.255.0 /24255.255.255.128 /25255.255.255.192 /26255.255.255.224 /2725

27、5.255.255.240 /28255.255.255.248 /29255.255.255.252 /30C类地址的子网划分在一个C类地址中，只有八位是可以用来定义主机的。记住，子网位必须是由左到右进行定义的，这中间，不能跳过某些位。也就是说，C类子网掩码只能是：二进制 十进制 速记 128 /25 192 /26 224 /27 240 /28 248 /29 252 /30 254 /31第四章， Cisco IOS简介路由器IOSIOS是被用来传送网络服务并启动网络应用的。Cisco路由器的IOS软件负责完成重要的工作：1 加载网络协议和功能2 在设备间连接高速流量3 在控制访问中添

28、加安全性防止未授权的网络使用4 为简化网络的增长和冗余备份，提供可缩放性5 为连接到网络中的资源，提供网络的可靠性连接到Cisco路由器可以通过连接到Cisco路由器来进行路由器的设置、配置的验证及统计数据的审核。通常是使用通过控制台端口进行连接。控制台接口一般是一个RJ-45的连接器，位于路由器背面，默认的时候，没有口令要求。启动路由器初次启动一个Cisco路由器时，它将运行一个开机自检过程。如果通过，他将在闪存中查找IOS系统，如果有IOS文件存在则执行装载操作。闪存世一个电子可擦写变成的制度存储器。然后，IOS将继续加载并查找一个合法的配置文件，它默认时是存储在NVRAM中。当路由器被首

29、次引导或重新装载时，会出现的信息：System Bootstrap, Version 11.0(10c), SOFTWARECopyright (c) 1986-1996 by cisco Systems2500 processor with 14336 Kbytes of main memory这是一台2501路由器启动时的信息第一行写了，IOS版本是11.0第二行是CISCO的版权信息第三行行是内存的大小路由器启动以后，会出现一个提示Would you like to enter the initial configuration dialog? yes/no: n如果选择yes，将进入setup模式，选择No我们将进入扩展设置模式。Setup模式只配置购管理系统使用的连接性能，而扩展设置会允许你配置更多的内容。命令行界面正式因为命令行界面（CLI）是如此的灵活方便，所以他是配置路由器的最佳方式。要使用CLI，只需要在初始化配置对话框窗口中输入NO。登陆到路由器Router 这就是用户模式，通常用来查看统计信息的在特许模式中你可以查看并修改Cisco路由器的配置，但要进入此模式需要使用enable命令具体步骤如下：Router