华为数据通信基础知识

1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved Security Level: Internal Use Only 数据通信知识基础 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 2 学习完此课程，您将会： 理解TCP/IP分层模型 掌握IP地址和IP路由 了解几种常见的局域网和广域网技术 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 3 第第2章章 TCP/IP 第第3章章 局域网和广域网局域网和广域网 HUAWEI TEC

2、HNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 4 什么是数据通信 l数据通信是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计算 机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统 。 l数据通信网是为提供数据通信业务而组成的网络 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 5 数据通信的特点 l无连接:通讯的两者之间不具备唯一独立的链路 l包交换:每个包有目的地址、源地址、错误控制信息等等，具有 自己去找目的地的能力 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights

3、 reservedPage 6 标准化组织 lISO国际标准化组织 lIEEE电子电器工程师协会 lANSI美国国家标准局 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 7 第第1章章 数据通信概述数据通信概述 第第3章章 局域网和广域网局域网和广域网 第第4章章 虚拟局域网虚拟局域网 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 8 主要内容 lTCP/IP各分层的功能 lIP地址的作用和格式 lIP路由的作用 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Al

4、l rights reservedPage 9 什么是TCP/IP lTCP/IP是传输控制协议/网际协议 l不同于OSI的七层模型，TCP/IP使用更为简单的五层模型 lTCP/IP已经成为网际互连事实上标准 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 10 TCP/IP协议族 lTCP/IP是Internet的核心技术 lTCP/IP是一个协议族 HTTP、TELNET、FTP RIP、OSPF、BGP PIM、DVMRP TCP、UDP、RAW IP IP IGMP ARP ICMP lIP是TCP/IP的核心协议 HUAWE

5、I TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 11 应用 层 传输层 网络层 链路层 物 理层 网络层 链路层 物 理层 网络层 链路层 物 理层 链路层 物 理层 应用 层 传输层 网络层 链路层 物 理层 端系统端系统路由 器路由 器网桥 TCP/IP分层模型 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 12 OSI模型 VS TCP/IP模型 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 13 TELNET, FTP.

6、 UDP, TCP ICMP IP ARPRARP TCP/IP的体系结构 lIP是TCP/IP体系中最重要的协议之一 l与IP协议配套的三个协议： 地址转换协议ARP 反向地址转换协议RARP Internet控制报文协议ICMP HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 14 数 据 封 装 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 15 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 文件传输FTP、TFTP 域名管理DNS 电子邮件SMTP 远程登陆TELNET

7、网页浏览HTTP 应用层功能 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 16 传输层功能 l数据分段和数据段合并 l建立端到端的连接 l将数据段从一台主机发往另一台主机 l保证数据传送正确性（可选） HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 17 TCP/UDP的高层应用 lTCP应用应用 面向连接的传输方式 提供可靠的传输 Telnet、FTP、HTTP lUDP应用应用 无连接的传输方式 提供不可靠的传输 RIP、SNMP、RADIUS、VOD HUAWEI TE

8、CHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 18 源端口号 （2字节） 目的端口号 （2字节） .应用层数据 端口号范围：065535 0254公共应用 2551023分配给各个公司 1024以上随机端口号 端口号用于标识净荷部分属于那个应用程序 传输层端口号的作用 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 19 常见端口号 20 FTP文件传输协议 数据通道 21 FTP文件传输协议 命令通道 23 Telnet（远程登录） 25 SMTP简单文件传输协议 53 DNS域名解析协议 8

9、0 HTTP超文本传输协议 119 NNTP网络新闻传输协议 161 SNMP简单网络管理协议 162 SNMP TRAP简单网络管理协议 (陷阱报文） HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 20 l完成数据包寻址和路由的功能 走哪一条？ 网络层功能 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 21 IP地址的作用 l网络层协议定义了识别网络中主机的地址 l地址包括网络部分和主机部分 lIP址址唯一的确定了网络中的一台主机址址唯一的确定了网络中的一台主机 HUAWE

10、I TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 22 IP 地址的结构和表示方法 例如 255 最大值最大值255 255255 主机主机ID网络网络ID HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 23 二进制和十进制的转换 l二进制数10011111转换为十进制数：159 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 24 十进制和二进制的转换 l十进制数234转化为二进制数：11101010 HUAWEI TECHNOL

11、OGIES CO., LTD.All rights reservedPage 25 IP 地址分类 A 类类0XXXXXXX1-126 地址类地址类第一个第一个8位数的格式位数的格式范围范围 B 类类10XXXXXX128-191 C 类类110XXXXX192-223 D 类类1110XXXX224-239 E 类类1111XXXX240-255 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 26 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

12、个网段 广播地址特定网段的所有节点 回环地址回环测试 广播地址 本网段所有节点 所有网络 华为Quidway路由器 用于指定默认路由 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 27 主机地址 l网络地址主机地址标识主机在网络中唯一地址 0 192.168. 2.12 1 18 E1 网络网络端口端口 E0 E1 路由表路由表 E0 HUAWE

13、I TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 28 11111111 计算可用的主机地址 172 16 0 0 10101100 00010000 00000000 00000000 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 网络网络主机主机 00000000 00000001 11111111 11111111 11111111 11111110 . . 00000000 00000011 11111101 1 2 3 65534 65535 65536 - . 2 65534 N 2N-2 = 216-2

14、 = 65534 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 29 IP地址分类练习 地址地址类别类别网络网络主机主机 00 4 6 20 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 30 IP地址分类练习（答案） 地址地址类别类别网络网络主机主机 00 4

15、6 20 A B C C B 不存在不存在 00 4 6 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 31 那一个通道那一个通道 ?那一个通道那一个通道哪一个通道哪一个通道 ? ? A B IP路由 l网络层的重要作用就是寻径，即根据IP数据报中的目的IP地址， 将这个数据包转发给目的主机 l具体完成

16、这项工作的设备就是路由器 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 32 版本首部长度服务类型总 长 度 标 识 标志 段 偏 移 寿 命 协 议 首 部 检 验 和 源 站 IP 地 址 目 的 站 IP 地 址 长 度 可 变 的 任 选 字 段 填 充 数 据 . 优先级 D T R C 未用 比特 0 4 8 16 19 24 31 20 个 字节 固定 长度 长度 可变 0 1 2 3 4 5 6 7 IP数据包的格式 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPag

17、e 33 路由器的特点和作用 l作为路由器，必须具备 两个或两个以上的网络层接口，用于连接不同的网络 协议至少实现到网络层 l路由器主要有两个作用 产生路由表 把数据包转发到其它网络 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 34 子网1 /16 子网2 /24 路由器 A 路由器 B 接口地址 07 接口地址 接口地址 子网3 /8 接口地址 路由器连接示例 HUAWEI TECHNOLOGIES CO.

18、, LTD.All rights reservedPage 35 路由器A上的路由表 目标网络地址目标网络地址 目标网络目标网络掩码掩码下一跳地址下一跳地址出接口出接口 07 0707 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 36 路由器B上的路由表 目标网络地址目标网络地址 目标网络目标网络掩码掩码下

19、一跳地址下一跳地址出接口出接口 07 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 37 路由表的产生方式 l静态路由 由操作人员一条条地录入 l动态路由 由路由协议产生路由表项 常见的路由协议有OSPF协议和RIP协议 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights res

20、ervedPage 38 L LA AN N2 2 I IP P E ET TH HP PP PP P 以以太太口口 串串口口 I IP P E ET TH HP PP PP P 以以太太口口串串口口 L LA AN N1 1W WA AN N 路路由由器器路路由由器器 路由选择 协议转换 拆包协议封装 发送传输接收 路由器的工作流程 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 39 数据链路层功能 l数据链路层的主要功能是将数据通过物理介质在发送端与接收 端传送 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All r

21、ights reservedPage 40 物理地址（MAC地址） l网络上的设备有一个唯一的地址MAC地址 lMAC地址由48bit组成，通常用12位16进制表示 l前6位16进制数字由IEEE负责统一分发，用来确定厂商的唯一性 l后6位16进制数字由各厂商自己负责管理 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 41 00e0.fc01.2345 00e0.fc01.2345 Vender Code Serial Number 24 bits24 bits Rom Ram 华为网络产品MAC地址的前6位是0 x00E0FC 物理

22、地址（MAC地址） HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 42 1 0 .0 .0 .21 0 .0 .0 .1 M A C 地 址 ： 0 0 e f0 0 0 1 0 2 0 3 地址解析协议ARP lIP地址只是主机在网络层中的地址，若要将网络层中传送的数据 包交给目的主机，必须知道该主机的物理地址 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 43 我需要10. 0. 0. 1 的以太网地址 收到广播, 这是 我的以太网地址！ IP : = ?

23、 ? ? Ethernet=:0010:0020:0030 10. 0. 0. 2 10. 0. 0. 1 地址解析协议ARP HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 44 物理地址 VS 网络地址 l物理地址（物理地址（MAC地址）地址） 固化在物理设备上 每个端口仅有一个物理地址 访问物理介质时使用 一般在本局域网内有效类似于人名 l网络地址（网络地址（IP地址）地址） 在软件系统中设定 每个端口可有多个网络地址 网间寻址时使用 一般在所有网络内有效类似于通信地址 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.A

24、ll rights reservedPage 45 物理层功能 l物理层定义了电气上、机械上的过程和功能，以实现两端系统 连接时线路的激活、保持与拆除 l物理层定义了如下特性： 电压水平 数据传送速率 最大传送距离 物理连接方式 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 46 第第1章章 数据通信概述数据通信概述 第第2章章 TCP/IP 第第4章章 虚拟局域网虚拟局域网 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 47 局域网（LAN）和广域网（WAN） l覆盖地域范

25、围不同 局域网：面对有限的地理区域 广域网：用于远程连接 l速度不同 局域网：10M、100M、1000M 广域网：64K、128K、384K、2M l使用技术不同 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 48 局域网类型 l以太网 l交换以太网（现在成为局域网的主流） l令牌环网 lFDDI（光纤分部式数字接口） HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 49 什么是以太网 l以太网是IEEE Std 802.3定义的局域网实现技术，是LAN/MAN 标准中的一部

26、分 l802.X协议簇规定的是网络访问的方式，交换以太网络、快速以 太网的技术都称为802.X协议 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 50 总线型（早期的总线型（早期的10BASE2、10BASE5） AB 星型（从星型（从10BASE-T以后的其他以太网）以后的其他以太网） C HIJ DEF KLM 中继器 集线器 /网桥 AB C DE F 集线器 /网桥 以太网物理结构 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 51 以太网工作原理 CSMA/CD l

27、CSMA/CD：载波侦听与冲突检测：载波侦听与冲突检测 载波侦听：发送之前的检测 冲突检测：发送过程中的检测 回退：检测到冲突后的处理 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 52 以太网的发展 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 53 LAN中常用设备 lHUB（集线器） lLAN SWITCH（局域网交换机） lROUTER（路由器） l双绞线 l光纤 l网卡 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved

28、Page 54 HUB l工作在物理层，在电缆之间逐个复制二进制位（bit） l是一种共享的网络设备，将连接到各个机器的网络连线集中在 一起的设备，即每个时刻只能在两个端口间通讯 l在网络中逐渐被淘汰 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 55 LAN SWITCH l工作在链路层，在LAN之间存储和转发帧（frame） l通过网络线将许多HUB连接在一起，组成一个比较大的网络 l连接计算机终端，组成局域网 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 56 路 由

29、器 l工作在网络层，在不同的网络之间存储和转发分组（packet） l连接广域网 l隔离网络 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 57 双绞线（10BASE） l10BASE-T 10：传输速率为10Mbps；BASE：使用基带信号；T：双绞线；传输 距离：3/4/5类非屏蔽双绞线最远100m，5类屏蔽双绞线最远100m l100BASE-TX 100：传输速率为100Mbps；传输距离：5类非屏蔽双绞线最远100m， 5类屏蔽双绞线最远100m l10BASE2 2：细同轴电缆，最大传输距离为185米 l10BASE5 5

30、：粗同轴电缆，最大传输距离为500米 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 58 光 纤 l100BASE-FX 100Mbps以太网，单模光纤最远传15km，多模光纤最远传 2km l1000BASE-SX 短波长光纤，1000Mbps以太网，多模光纤最远传220m l1000BASE-LX 长波长光纤，1000Mbps以太网，多模光纤最远传550m，单 模光纤最远传10km HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 59 ABC D 冲 突 冲 突 冲 突 冲 突 共享式以太网 l集线器（HUB） l任一个端口收到包后，直接向所 有端口转发 （广播），逻辑上构成共享介质 l如果两个以上端口同时收到包， 要产生冲突， 由DTE执行CSMA/CD算法 l某一时刻只能有一个DTE进行有 效发送 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 60 ABC D 交换式以太网 l网桥（LAN SWITCH） l根据接收包的SA进行地址学习， 建立地址与端口对应关系 l收到包后，按包的DA查表，转发 到