A-互连网概念综述

1、 第一章互连网概念Evan.wu本章目标本章目标通过本章的学习，您应该掌握以下内容:描述数据包在源和目标设备间的传送过程清楚集线器、交换机和路由器在网络中担当的角色和功能；懂得在什么情况下该用什么样的设备根据网络需求选择恰当的Cisco设备网络标准OSI的基础了解(深入理解）什么是网络什么是网络? 能交换信息的两台设备组成了最简单的网络! 网际互连模型网际互连模型 OSI的概念 Open System Interconnect开放系统互连参考模型，是由ISO（国际标准化组织）定义的。 OSI模型的目的 规范不同系统的互联标准 提供不同厂商间的接口标准 OSI模型分为七层 OSI把网络按照层次分

2、为七层，由下到上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。网络分层和优点网络分层和优点layer：描述了所有需求的有效的通讯过程，并把这些过程逻辑上的组叫做层分层的优点：各层间相互独立.把复杂网络操作分成低复杂性单元灵活性好.某一层变化不会影响到别层，设计者可专心设计和开发模块功能。促进标准化工作(多厂商的设计与研发)1.定义了用于即插即用兼容性的标准接口，使网络易于维护和实现OSIOSI参考模型体系结构参考模型体系结构特点OSI模型每层都有自己的功能集；层与层之间相互独立又相互依靠；上层依赖于下层，下层为上层提供服务4.传输层传输层 2.数据链路层数据链路层3.网络层

3、网络层1.物理层物理层5.会话层会话层 6.表示层表示层面向用户应用面向数据传输 7.应用层应用层OSIOSI参考模型参考模型网络设备传输数据的过程是按照OSI参考模型的层次结构运动的5.会话层会话层 6.表示层表示层 7.应用层应用层4.传输层传输层2.数据链路层数据链路层1.物理层物理层4.传输层传输层2.数据链路层数据链路层3.网络层网络层1.物理层物理层5.会话层会话层 6.表示层表示层 7.应用层应用层数据数据3.网络层网络层应用层应用层应用层的作用为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务常见的应用层协议http、ftp、smtp、pop3、telnet、dns等应用层用户L7

4、数据到表示层FTP应用层用户L7数据到表示层FTP表示层表示层表示层的作用数据的解码和编码 数据的加密和解密 数据的压缩和解压缩L7数据数据的编码、加密和压缩表示层从应用层H6L6数据到会话层L7数据数据的解码、解密和解压表示层到应用层H6L6数据从会话层会话层会话层会话层的作用建立、维护、管理应用程序之间的会话。功能对话控制同步L6数据会话层从表示层synL5数据到传输层synsyn H5L6数据会话层到表示层synL5数据从传输层synsyn H5传输层传输层传输层的作用负责建立端到端的连接，保证报文在端到端之间的传输传输层的功能服务点编址、分段与重组、连接控制、流量控制、差错控制L5数据

5、传输层从会话层H4L4数据到网络层H4H4L4数据L4数据L5数据传输层到会话层H4L4数据从网络层H4H4L4数据L4数据网络层网络层网络层的作用负责将分组数据从源端传输到目的端网络层功能为网络设备提供逻辑地址进行路由选择、分组转发L4数据网络层从传输层H3包L3数据到数据链路层L4数据网络层到传输层H3包L3数据从数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层的作用为网络层提供透明和可靠的传输服务，在不可靠的物理链路上，提供可靠的数据传输服务数据链路层的功能组帧、物理编址、流量控制、差错控制、接入控制L3数据数据链路层从网络层H2T2帧L2数据到物理层L3数据数据链路层到网络层H2T2帧L2数据

6、从物理层物理层物理层物理层的作用负责发送和接收二进制信号物理层功能定义接口和媒体的物理特性定义位的表示、数据传输速率、信号的传输模式定义网络物理拓扑L2数据0101010000111100传输媒体传输媒体物理层从数据链路层L2数据0101010000111100到数据链路层物理层允许接入网络资源应用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建立、管理和终止会话将分组从源端传送到目的端；提供网络互联在媒体上传输比特；提供机械的和电气的规约对数据进行转换、加密和压缩提供可靠的端到端的报文传输和差错控制将分组数据封装成帧；提供节点到节点方式的传输各层间的

7、联系各层间的联系PDU PDU（protocol data unit):每一层使用自己层的协议和别的系统的对应层相互通信，协议层的协议在对等层之间交换的信息叫协议数据单元。 上层 : message transport layer : segment(段) Network layer: packet(包) Data-link layer: Frame(帧) Physical layer: bit(位)封装封装 封装 （ encapsulate/encapsulation）：数据要通过网络进行传输，要从高层一层一层的向下传送，如果一个主机要传送数据到别的主机，先把数据包装到一个特殊协议报头中，这

8、个给数据打包的过程就叫 封装封装过程封装过程数据数据数据数据数据数据网络层报头网络层报头数据数据数据链路层报头数据链路层报头 源端口、目的端口源IP、目的IP、协议号二进制流“0、1”传输层报头传输层报头解封装数据解封装数据数据数据网络层报头网络层报头 + + 传输层报头传输层报头 + + 数据数据数据链路层报头数据链路层报头传输层报头传输层报头+ + 数据数据网络层报头网络层报头数据数据传输层报头传输层报头01011101010010000100101110101001000010传输层传输层 数据链路层数据链路层物理层物理层 网络层网络层 表示层表示层应用层应用层会话层会话层定义 介质类型

9、 连接器类型 信号类型Ethernet802.3V.35EIA/TIA-232物理层功能物理层功能物理层设备物理层设备 集线器 中继器 编码解码器 传输介质连接器物理层物理层: Ethernet/802.3集线器多个主机主机10Base2细缆以太网10Base5粗缆以太网10BaseT双绞线ABCD物理层 所有设备在同一冲突域 所有设备在同一广播域 所有设备共享相同的带宽集线器运行在物理层集线器运行在物理层冲突域冲突域 广播域广播域 冲突 （collision）：在以太网中，当两个节点同时传输数据时，从两个设备发出的帧将会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据都会被破坏 冲突域（collision

10、domain）一个支持共享介质的网段 广播域 (broadcast domain)：广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为router不转发广播）。集线器：同一个冲突域集线器：同一个冲突域 接入设备越多冲突机率越大 用CSMA/CD技术CSMA/CD技术技术 载波侦听多路访问/冲突检测 CSMA/CD（carrier sense multiple access/collision detect)： 发送等待并检查 如果没有 就发送但是还要监听线路，如有其他主机想发送，就发出一个加强阻塞的JIM信号，通知停止发送。作为对JIM信号的响应,网络上的节点会在试图重新发送数据之前先等一会.

11、 如果试图15次之后还有冲突,试图发送的节点将会出现超时. Ethernet电缆的连接电缆的连接电缆连接是网络工程师所必需掌握最基本的技能：直通电缆：不同设备之间的连接 反转电缆：用于实现从主机到路由器控制 台串行通信（COM）端口的连接，使用这种电缆将运行超级终端的PC机与Cisco的硬件设备连接起来。交叉电缆：相同设备之间的连接 制作电缆制作电缆 不要去记书上的什么1 3 2 6 简单！ 两种标准 A B A：橙 蓝 绿 棕 B：绿 蓝 橙 棕 直通：两头一样 反转：名字得知两头完全相反即可 交叉：一头A来一头B(记住浅色在前,还要3 5 互换) 定义定义 源和目标的源和目标的物理地址物理

12、地址 与帧关联的高层协议与帧关联的高层协议 (Service Access Point) 网络拓扑网络拓扑 帧顺序帧顺序 数据流控制数据流控制 有向或无向连接有向或无向连接数据链路层数据链路层物理层物理层EIA/TIA-232v.35EthernetFrame RelayHDLC802.2802.3数据链路层功能数据链路层功能MAC子层子层MAC子层（子层（media access control):负责负责MAC寻址和定义介质访问寻址和定义介质访问控制方法；控制方法；MAC子层一般的访问控制方式：子层一般的访问控制方式：1争用式：冲突不可避免；争用式：冲突不可避免； CSMA/CD ；FCF

13、S（first come first service)2轮流式：访问时间可预见，不发生冲突；但是要有轮流式：访问时间可预见，不发生冲突；但是要有Token 令牌令牌MAC子层协议有：子层协议有：802.3 802.5 FDDI（fiber distributed data interface)这三个这三个LAN技术的不同在于帧结构和访问机制的不同技术的不同在于帧结构和访问机制的不同LLC子层子层 LLC子层（logical link control):为上层协议提供SAP 服务访问点，并为数据加上控制信息 LLC子层协议：802.2 802.2协议只在LLC子层，为以太网和令牌环网提供了通用功

14、能SAP服务访问点服务访问点 SAP（ Service Access Point服务访问点）：LLC子层为了网络层的各种协议提供服务，而上层可能运行不同协议，为区分不同上层协议的数据，要采用服务访问点数据数据源地址源地址FCS长度长度目标地址目标地址可变长26640000.0C xx.xxxx厂商自己分配IEEE 分配MAC子层- 802.3前导符前导符Ethernet II 在这里用 “Type”指明上层协议，所以不用 802.2.MAC 地址8字节字节数据链路层功能数据链路层功能( (续续) ) 每段有自己的冲突域 所有的段都在同一广播域数据链路层数据链路层或1 2 31 24交换机和桥运

15、行在链路层交换机和桥运行在链路层交换机交换机 每段有自己的冲突域 广播信息向所有段转发缓冲区交换 定义与指定协议相关联的源和目标逻辑地址 定义通过网络的路径 多链路连接网络层网络层IP, IPX数据链路层数据链路层物理层物理层EIA/TIA-232v.35Ethernet帧中继帧中继HDLC802.2802.3网络层功能网络层功能数据数据源地址源地址 目标地址目标地址IP头头主机号网络号逻辑地址网络层端接设备的数据包网络层功能网络层功能( (续续) )网络层功能网络层功能( (续续) ) 11111111 11111111 00000000 00000000 1010110

16、0 00010000 01111010 11001100二进制二进制掩码掩码二进制二进制地址地址04 17216122204255地址地址掩码掩码25500网络部分网络部分主机部分主机部分路由表目标网络 端口距离124S0S0E01001.04.01.3E04.3S02.2E02.1S01.2路由表目标网络 端口距离124E0S0S0001 逻辑地址提供分层结构的网络逻辑地址提供分层结构的网络 需要的配置需要的配置 利用配置信息来识别到达目标网络的路径利用配置信息来识别到达目标网络的路径网络层功能网络层功能( (续续) )路由器：运行在网络层路由器：运行在网络层 广播信息控制 多点发送信息控制 路径优化 流量管制 逻辑寻址 提供WAN连接 区分不同的上层应用区分不同的上层应用 建立应用间的端到端连接建立应用间的端到端连接 定义流量控制定义流量控制 为数据传输提供可靠或不可为数据传输提供可靠或不可靠的连接服务靠的连接服务网络层网络层IPXIP传输层传输层SPXTCPUDP传输层功能传输层功能同步请求回应