网络系统培训1 网络基本概念全解

1、2018/10/25,1,网络基础知识介绍,主讲人：施峥嵘,2018/10/25,2,提纲,基本概念,常见招投标参数,常用网络拓朴结构,参考资料,2018/10/25,3,基本概念,路由与交换,OSI,参考模型与,TCP/IP,模型,局域网技术,以太网,VLAN,IP,地址划分,2018/10/25,4,计算机网络,计算机网络,通信与计算机技术的结合产生了计算机网络。它是,一些互相连接的、自治的计算机的集合。组成部分,主机：它们向用户提供服务,通信子网：有专用的通信处理机和连接通信结点的链路组成,协议：通信双方事先约定好的必须遵守的规则,发展历史,以主机为中心面向终端的计算机网络；以通信子网为

2、,中心的计算机网络；面向异种机互连的开放系统,网络协议,为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定,三个要素,语法：数据语控制信息的结构和格式,语义：需要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应答,同步：事件实现顺序的详细说明,2018/10/25,5,路由和交换,路由和交换是网络世界中两个重要的概念。传统的交换发生在网络的,第二层，即数据链路层，路由发生在第三层，网络层,路由,L3,路由是把信息从源穿过网络传递到目的的行为，在路上，至少遇到一个中间,节点。路由通常与,桥接,来对比，在粗心的人看来，它们似乎完成的是同样的,事。它们的主要区别在于桥接发生在,OSI,参考协议的第二层（链接

3、层），而路,由发生在第三层（网络层）。这一区别使二者在传递信息的过程中使用不同,的信息，从而以不同的方式来完成其任务,交换,L2,从本意上来讲，交换只是一种技术概念，即完成信号由设备入口到出口的转,发。因此，只要是和符合该定义的所有设备都可被称为交换设备。由此可见,交换”是一个涵义广泛的词语，当它被用来描述数据网络第二层的设备时,实际指的是一个桥接设备；而当它被用来描述数据网络第三层的设备时，又,指的是一个路由设备,2018/10/25,6,路由和交换的工作层次,物理层,网络层,数据链路层,传输层,应用层,OSI,协议分层,工作方式,网络设备,地址,集线器,电信号,交换,交换机,MAC,地址,

4、路由,路由器,IP,地址,2018/10/25,7,网络协议体系结构,网络体系结构是掌握企业网技术的理论框架,开放系统互连,ISO/OSI,是标准的体系结构,TCP/IP,是工业界默认的开放网络协议,在网络体系结构中,网络结点对应协议栈,网络连接对应协,议连接,在网络体系结构中理解网络协议、知识和产品,2018/10/25,8,计算机网络中采用层次结构，它有以下一些好处,各层之间相互独立,灵活性好,各层实现技术的改变不影响其他层,易于实现和维护,有利于促进标准化,2018/10/25,9,OSI,七层参考模型,物理层,Physical Layer,利用传输介质为数据链路层,提供物理连接，实现比

5、特流的透明传输,数据链路层,Data Link Layer,在物理层提供比特流服,务的基础上，线路变成无差错的数据链路,网络层,Network Layer,为数据在结点之间传输创建,逻辑链路，通过路由选择算法为分组通过通信子网选择,最适当的路径，以及实现拥塞控制授、网络互连功能,传输层,Transport Layer,向用户提供端到端,最终用,户到最终用户,的透明的、可靠的数据传输服务,会话层,Session Layer,为表示层提供建立、维护和结,束会话连接的功能，并提供会话管理服务等功能,表示层,Presentation Layer,用于处理在两个通信系,统中交换信息的表示方式，主要包括数

6、据格式变换、数,据加密与解密、数据压缩与恢复等功能,应用层,Application Layer,为网络用户或应用程序提,供各种服务，如文件传输,FTP,电子邮件,E,mail,分布式数据库以及网络管理等,2018/10/25,10,通信示例及对应的,OSI,环境,AP,AP,通信子系统,通信子系统,数据通信网,计算机到计算机的通信,用户到用户的通信,计算机,A,计算机,B,网络环境,AP,AP,7,6,5,4,3,2,1,7,6,5,4,3,2,1,3,3,2,2,1,1,计算机,A,计算机,B,本地系统环境,网络环境,OSI,环境,2018/10/25,11,帧,构,造,帧,还,原,应,用,

7、层,应,用,层,表,示,层,表,示,层,会,话,层,会,话,层,传,输,层,传,输,层,网,络,层,网,络,层,数,据,链,路,层,数,据,链,路,层,物,理,层,物,理,层,H,o,s,t,A,H,o,s,t,B,A,H,A,H,P,H,A,H,P,H,S,H,A,H,P,H,S,H,T,H,A,H,P,H,S,H,T,H,N,H,A,H,P,H,S,H,T,H,N,H,D,H,A,H,P,H,S,H,T,H,N,H,D,H,A,H,A,H,A,H,A,H,A,H,A,H,A,H,P,H,P,H,P,H,P,H,P,H,P,H,S,H,S,H,S,H,S,H,S,H,T,H,T,H,T,H,

8、T,H,N,H,N,H,N,H,D,H,D,H,2018/10/25,12,TCP/IP,协议簇功能模块关系,应,用,传,输,网络互连,网络接口和硬件,FTP,SMTP,DHCP,BOOTP,TCP/UDP,IP,ICMP,ARP/RARP,IEEE 802.3, ATM, X.25, PPP,TCP/IP,协议簇功能模块关系,层,的,名,称,功,能,简,述,应用层,向用户提供一组常用的应用程序，如文件传输、电子邮件等,传输层,TCP,提供端到端的数据传输服务,网际层,IP,定义数据报，处理路由,网络访问层,接收网际层数据报，通过网络发送；从网络上接收数据送交,IP,层,2018/10/25,

9、13,TCP/IP,协议簇,丰富的应用协议,多重协议栈,Gopher,Kerb,Xwin,Rexec,MIME,SMTP,Telnet,FTP,DNS,TFTP,NFS,RPC,NCS,SNMP,TCP,UDP,Ping,Trace,Route,IP,ARP,RARP,ICMP,Ethernet, Token-Ring, FDDI, X.25, Wireless, Async, ATM, SNA,TCP/IP,协议簇,2018/10/25,14,TCP/IP,与,OSI,参考模型的对应关系,应用层,表示层,会话层,传输层,物理层,数据链路层,网络层,7,6,5,4,3,2,1,OSI,参考模型

10、,应用层,传输层,网络接口,网际层,TCP/IP,概念层次,Ethernet,802.3,802.5,FDDI,等等,TCP/IP,支持,所有的、标准,的物理和数据,链路协议,2018/10/25,15,ISO/OSI,参考模型, TCP/IP,协议簇,OSI,仅仅是一个框架模型,TCP/IP,是一个具体协议实例,网络设备和应用是产品实现,开放系统互连,OSI,参考模型,应用层,表示层,会话层,运输层,网络层,数据链路层,物理层,OSI,参考模型,对应网络协议举例,互连设备,应用系统举例,FTP,TFTP,NFS,SMTP,POP3,SNMP,Telnet,HTTP,DHCP,BOOTP,DN

11、S,TCP,UDP,网关，代理服务器,文件传输服务器、域名,服务器，万维网服务器,IP,ICMP,ARP,RARP,路由器,访问服务器,PPP,HDLC,LLC,MAC,网桥、局域网交换机,ATM,交换机,V.24,V.35,局域网物理层,转发器、集线器,传输子网,高层协议,网络互连协议,2018/10/25,16,小结,1,网络体系结构与网络协议是网络技术中两个最基本的概念,2,计算机网络是由多个互连的计算机结点组成的，结点之间要做,到有条不紊地交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约好的,规则,3,对于结构复杂的计算机网络来说，最好的组织形式是层次结构,模型。计算机网络协议就是按照层次结构模

12、型来组织的,4,网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结,构,5) OSI,参考模型定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系,及各层所包括的可能的服务，它对推动网络协议标准化的研究,起到了重要作用,6) TCP/IP,参考模型与协议利用正确的策略，抓住了有利时机，伴,随着,Internet,的发展而为目前公认的工业标准,2018/10/25,17,路由与交换,OSI,参考模型与,TCP/IP,模型,局域网技术,以太网,VLAN,IP,地址划分,基本概念,2018/10/25,18,局域网参考模型,应用层,OSI,参考模型,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,局

13、域网参考模型,高层协议,LLC,子层,MAC,子层,IEEE802,标准范围,传输媒体,传输媒体,高层协议,高层协议,LLC,子层,MAC,子层,物理层,物理层,IEEE802,局域网参考模型,2018/10/25,19,1,物理层,物理层涉及到通信在信道上传输的原始比特流，它的主要作用是,确保在一段物理链路上二进制位信号的正确传输。物理层的主要功,能包括信号的编码,解码、同步前导码的生成与去除、二进制位信,号的发送与接收,2. MAC,子层,介质访问控制子层,MAC,是数据链路层的一个功能子层,MAC,子层,构成了数据链路层的下半部，它直接与物理层相邻,MAC,子层是与传输,介质有关的一个数

14、据链路层的功能子层，它主要制定管理和分配信道,的协议规范,2018/10/25,20,MAC,地址,作用：局域网上的计算,机利用,MAC,地址表示,自己和他人的身份,MAC,地址通常存储在网,络接口卡,NIC,中,MAC,地址位于,OSI,参,考模型的数据链路层,2018/10/25,21,3. LLC,子层,逻辑链路控制子层,LLC,也是数据链路层的一个功能子层。它,构成了数据链路层的上半部，与网络层和,MAC,子层相邻,LLC,子层,在,MAC,子层的支持下向网络层提供服务。它可运行于所有,802,局域,网和城域网的协议之上,LLC,子层与传输介质无关，它独立于介质,访问控制方法，隐藏了各

15、种局域网技术之间的差别，向网络层提,供一个统一的格式与接口,LLC,子层的作用是在,MAC,子层提供的介,质访问控制和物理层提供的比特服务的基础上，将不可靠的信道,处理为可靠的信道，确保数据帧的正确传输,2018/10/25,22,IEEE802,局域网标准,802.3,CSMA/CD,物理层,802.4,Token,Bus,物理层,802.5,Token,Ring,物理层,802.6,城域网,802.9,ISDN,802.11,无线,局域网,802.2,逻辑链路控制子层,802.1 LAN,体系结构与网络互连,高层,LLC,MAC,物理层,IEEE802,各分委员会结构关系与局域网标准图,2

16、018/10/25,23,以太网,以太网技术特性,以太网是基带网，它采用基带传输技术,以太网的标准是,IEEE802.3,它使用,CSMA/CD,介质访问控制方法,以太网是一种共享型网络，网络上的所有站点共享传输媒体和带宽,以太网是广播式网络,以太网的数字信号采用曼彻斯特编码方案,以太网所支持的传输介质类型有,50,基带同轴电缆,粗同轴电缆和细,同轴电缆,非屏蔽双绞线和光纤,2018/10/25,24,以太网,以太网所构成的拓扑结构主要是总线型和星型,有多种以太网标准，它们支持不同的传输速率,10Mbps,100Mbps,1000Mbps,和,10Gbps,以太网是可变长帧，长度为,64Byt

17、es1514Bytes,以太网技术先进，但很简单，这是它获得成功的主要原因,以太网技术成熟，价格低廉、易扩展、易维护、易管理,2018/10/25,25,虚拟局域网,VLAN,虚拟局域网的结构,虚拟网,逻辑网,是以交换式网络为基础，把网络上的用户,终端设备,分为若干个逻辑工作组，每个逻辑工作组就是,一个,VLAN,VLAN,并不是一种新型的局域网技术，而是交换,网络为用户提供的一种服务,虚拟网技术是,OSI,第二层的技术，该技术的实质是将连接,到交换机上的用户进行逻辑分组,每个逻辑分组相当于一个独立的网段,2018/10/25,26,VLAN,划分的策略,端口,MAC,地址,协议类型,网络层地

18、址,用户定义,某些最新的策略类型,2018/10/25,27,在一台交换机上配置,VLAN,2018/10/25,28,跨越多台交换机的,VLAN,2018/10/25,29,路由与交换,OSI,参考模型与,TCP/IP,模型,局域网技术,以太网,VLAN,IP,地址划分,基本概念,2018/10/25,30,为了充分利用,IP,地址空间,Internet,委员会定义了五种,IP,地址类型以适,合不同容量的网络，即,A,类至,E,类，如图所示。其中,A,B,C,三类由,InterNIC,在全球范围内统一分配,D,E,类为特殊地址,IP,地址的分类,0,网络地址(7位,主机地址(24位,A类地址

19、,1,8,16,24,32,10,网络地址(14位,主机地址(16位,B类地址,110,网络地址(21位,主机地址(8位,C类地址,1110,多目的广播地址(28位,D类地址,11110,保留用于实验和将来使用,E类地址,主机地址范围,到,55,到,55,到,55,到,55,到,55,2018/10/25,31,如果不计划连到,Internet,上，则可用,RFC1918,中定义的

20、非,Internet,连接的网,络地址，称为“专用,Internet,地址分配,RFC1918,规定了不想连入,Internet,的,IP,地址分配指导原则。由,Internet,地址授权机构控制,IP,地址分配,方案中，留出了三类网络号，给不连到,Internet,上的专用网用，分别用于,A,B,和,C,类,IP,网，具体如下,,55,,55,,55,专用地址,2018/10/25,32,保留的,IP,地址,00.00,0000 . 0000,11.11,11

21、11 . 1111,本机,本网中的主机,局域网中的广播,对指定网络的广播,回路,00.00,主,机,号,1111 . 1111,网络号,127,任,意,值,以下这些,IP,地址具有特殊的含义,一般来说，主机号部分为全,1,的,IP,地址保留用作广播地址,主机号部分为全,0,的,IP,地址保留用作网络地址,0000 . 0000,网络号,网络地址,2018/10/25,33,子网,Subnet,划分,因特网规模的急剧增长，对,IP,地址的需求激增。带来的,问题是,IP,地址资源的严重匮乏,路由表规模的急速增长,解决办法：从主机号部分拿出几位作为子网号,这种在原来,IP,地址结构的基础上增加一级结

22、构的方法称,为子网划分,前提：网络规模较小,IP,地址空间没有全部利用,例如：三个,LAN,主机数为,20,25,30,均少于,C,类地址,允许的主机数。为这三个,LAN,申请,3,个,C,类,IP,地址显然有,点浪费,2018/10/25,34,子网划分举例,例如,C,类网络,,主机号部分的前三位,用于标识子网号，即,11000000,00001010,00000001,xxx,yyyyy,网络号,子网号,新的主机号部分,子网号为全,0,全,1,不能使用，于是划分出,2,3,2=6,个子,网，子网地址分别为,11000000,00001010,00000001,00100

23、000,2,11000000,00001010,00000001,01000000,4,11000000,00001010,00000001,01100000,6,11000000,00001010,00000001,10000000,28,11000000,00001010,00000001,10100000,60,11000000,00001010,00000001,11000000,92,2018/10/25,35,子网掩码,Subnet Mask,子网划分后，如何识别

24、不同的子网,解决：采用,子网掩码,来分离网络号和主机号,子网掩码格式,32,比特，网络号,包括子网号,部分全为,1,主机号部分全为,0,网络号,子网号”部分,主机号”部分,11,11,00,00,2018/10/25,36,子网掩码计算,前面的例子中：网络号,24,位，子网号,3,位，总共,27,位。所以子网掩码为,11111111,11111111,11111111,11100000,即,255 . 255 . 255 . 224,缺省子网掩码,A,类,,B,类,,C,类,,2018/10/25,37,提纲,基本概念,常见招投

25、标参数,常用网络拓朴结构,参考资料,2018/10/25,38,交换机参数性能参数,背板带宽,交换机的背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线,间所能吞吐的最大数据量。背板带宽标志了交换机总的数据交,换能力，单位为,bps,bit,每秒,包转发率,包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。单位一般为,pps,包每秒,2018/10/25,39,包转发线速的计算方法,包转发率的衡量标准是以单位时间内发送,64byte,的数据包,最小包）的个数作为计算基准的,数据包在传输过程中会在每个包的前面加上,64,个,bit,的,preamble,前导符），然后在每个包之间会有,96,个,bit,的,

26、IFG,帧间隙），也就是原本传输一个,64,个字节的数据,包，虽只有,64*8bit=512,个,bit,但在传输过程中实际上会,有,512+64+96=672bit,也就是说，这时一个数据包的长,度实际上是有,672bit,千兆端口线速包转发率,1000Mbps/672=1.488095Mpps,约等于,1.4881Mpps,2018/10/25,40,如何判断交换机是否线速,Cisco2950G-48,48,端口,10/100,自检测和,2,个基,于,GBIC,的千兆位以太网端口背板容量,2,1000,2,48,100,2(Mbps,13.6(Gbps,相当于,13.6/2=6.8,个千兆

27、口吞吐量,包转发,率,6.8,1.488=10.1184Mpps,Cisco2950T-24 26,端口,24,个,10/100,自检测端口,和,2,个,1000BaseT,端口,背板容量,2,1000,2,24,100,2(Mbps,8.8(Gbps,相当于,8.8/2=4.4,个千兆口吞吐量,4.4,1.488=6.5472Mpps,2018/10/25,41,交换机参数功能指标其其它,采用,Crossbar,体系架构，使用,ASIC,硬件转发引擎，具有,二、三层逐包线速转发能力，关键元器件可实现在线热插,拔,能支持基于,L3/L4,流速率限制的,QOS,支持,OSPF,BGP,VRRP,RIP1/2,IS-IS,等三层路由协,议,支持组播协议，包括,IGMP,PIM-SM,PIM-DM,MSDP,MBGP,支持,MPLS VPN,包括,MPLS BGP VPN,MPLS L2 VPN,matini,Kanperlla,支持万兆接口，并支持,POS,接口,支持,IPv6,2018/10