中兴数据通信总复习考试资料

数据通信\\\1第1次课概述本次内容网络的产生和发展网络的概念网络系统的组成和分类2一、计算机网络的产生和发展早期的计算机应用模式——单机大、中、小型机——庞大，昂贵，资源无法共享分散的计算机构成了一个个的信息“孤岛”网络产生始于20世纪50年代，产生的原因：资源共享的需求（计算能力、外设、软件、数据）大型项目的合作（进行工程项目协作）人与人之间的信息沟通（数据通信）3从体系结构来观察，计算机网络的发展可分为三个阶段（三代网络）：1.以主机为中心的联机终端系统

“计算机－终端”系统2.以通信子网为中心的主机互联分组交换网络3.体系结构标准化网络

层次化结构，并对每层进行了精确定义4体系结构标准化网络为什么需要标准化？不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力而兼容性和互操作性的最终目的仍是资源共享标准化的时机？先制定标准再开发，还是先开发再制定标准？各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是基础5网络体系结构标准化过程的演变厂商标准：IBM-SNA，DEC-DNA等缺点：适用范围：兼容性？技术垄断：竞争？标准不统一：用户利益？国际标准（ISOOSI/RM）OpenSystemInterconnection/RecommendedModel(开放系统互联参考模型，简称OSI参考模型)OSI参考模型是一种概念上的网络模型，规定了网络体系结构的框架：7个层次只说明了做什么（Whattodo），而未规定怎样做（Howtodo）太复杂，几乎没有与之完全符合的网络事实上的标准：TCP/IP(因特网的骨干协议)

从体系结构上看，它是OSI参考模型的简化（4层）64.局域网始于20世纪70年代以太网是LAN的主流网络5.因特网时代InternetNGIIntranet76.“三网”融合指原先独立设计和运营的传统电信网、计算机互联网和有线电视网将趋于相互渗透和相互融合。7.NGN

NGN(NextGenerationNetwork)是以软交换为核心的，能够提供包括语音、数据、视频和多媒体业务的基于分组技术的综合开放的网络架构。8二、网络的概念1.计算机网络：相互连接的自治计算机的集合自治：能独立运行，不依赖于其他计算机“主控－从属”类型的系统是计算机网络吗？“主机－终端”系统（第一代网络）呢？互连：以任何可能的通信连接方式有线方式：铜线、光纤无线方式：红外、无线电（微波）、卫星通信网络计算机系统计算机系统9三、网络系统的组成硬件网络节点端节点：计算机中间节点：交换机、集中器、复用器、路由器、中继器通信链路：信息传输的通道物理：传输介质逻辑：信道类比——CATV的电缆和频道之间的关系软件通信软件（网络协议软件）网络操作系统网络管理/安全控制软件、网络应用软件10计算机网络的分类按地域范围分类局域网(LocalAreaNetwork，LAN)城域网(MetropolitanAreaNetwork，MAN)广域网(WideAreaNetwork，WAN)按拓扑结构分类星形树形总线型环形全连接不规则（网状）11按通信传播方式分类：点对点方式广播方式按通信介质：有线网无线网按通信速率分类：低速网中速网高速网12按使用用户分类：公用网专用网按使用用户分类：集中式计算机网络分布式计算机网络按网络环境分类：部门网络（DepartmentalNetwork）企业网络（Enterprise-WideNetwork）校园网络（CampusNetwork）

13网络的应用网络的应用领域企业信息化电子商务信息发布与检索个人通信家庭娱乐网络引发的社会问题14与网络相关的国际标准化组织国际标准化组织国际标准化组织（ISO）电气电子工程师协会（IEEE）Internet标准化组织因特网协会（InternetSociety，ISOC）因特网体系结构研究委员会（InternetArchitectureBoard，IAB）因特网工程任务部（InternetEngineeringTaskForce，IETF）因特网工程指导组（InternetEngineeringSteeringGroup，IESG）因特网研究指导组（InternetResearchSteeringGroup，IRSG）因特网编号管理机构（InternetAssignedNumberAuthority，IANA）电信标准化组织国际电信联盟ITU（InternationalTelecommunicationUnion）国际电报电话咨询委员会CCITT（ConsultativeCommitteeInternationalTelegraphandTelephone）15第2次网络体系结构本次内容计算机的网络体系结构网络参考模型五层网络参考模型161.发展历程网络体系结构提出的背景——计算机网络的复杂性、异质性不同的通信介质——有线、无线等不同种类的设备——主机、路由器、交换机、复用设备等不同的操作系统——UNIX、Windows等不同的软/硬件、接口和通信约定（协议）不同的应用环境——固定、移动等…不同种类业务——分时、交互、实时等宝贵的投资和积累——有形、无形等用户业务的延续性——不允许出现大的跌宕起伏17结构清晰简化设计与实现便于更新与维护较强的独立性和适应性对于复杂的网络系统，用什么方法能合理地组织网络的结构，以达到：解决：分而治之！一个生活中的例子：空中旅行的组织182.分层原理计算机网络中也采用了分层方法。——把复杂的问题划分为若干个较小的、单一的局部问题，在不同层上予以解决。网络的层次结构方法要解决的问题：网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？（分层与功能）各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？（服务与接口）通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议）19计算机网络中，层、协议和层间接口的集合被称为网络体系结构。最早的网络体系结构源于IBM的SNA其他的网络体系结构还有DEC的DNA等由国际化标准组织ISO制定的网络体系结构国际标准是OSI/RM实际中应用最广泛的是TCP/IP体系结构事实上的（defacto）标准20层次结构方法的优点独立性强——耦合程度低上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务——黑箱方法。适应性强只要服务和接口不变，每层的实现方法可任意改变。易于实现和维护把复杂的系统分解成若干个涉及范围小、功能简单的子单元：使系统的结构清晰，实现、调试和维护变得简单和容易。使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块。21对等层通信的实质网络分层体系结构原理禁止不同主机的对等层之间进行直接通信。实际上，每一层必须依靠下层提供的服务来与另一台主机的对等层通信。上层使用下层提供的服务——Serviceuser；下层向上层提供服务——Serviceprovider。第n+1层是第n层的服务用户，第n-1层是第n层的服务提供者第n层的服务也依赖于第n-1层以及以下各层的服务22通信协议人际交流的协议:人类之间“我有一个问题。”“现在几点了?”…

说明发送的消息…说明接收到某消息后所应采取的行动…说明动作的次序通信协议:计算机之间网络中所有的通信活动都是由协议所控制协议：

定义网络实体间发送和接收报文的格式、顺序以及当传送和接收消息时应采取的行动。（语义、语法和时序）23人相互交流的协议和通信协议之间的对比HiHiWhat’s

thetime?2:00请求连接传送文件：xxxxx.xxx<文件>time连接确认24通信协议的三要素语义对协议中各协议元素的含义的解释，例如：在HDLC协议中，标志Flag(7EH)表示报文的开始和结束在BSC协议中，SOH(01H)表示报文的开始，STX(02H)表示报文正文的开始，ETX(03H)表示报文正文的结束语法协议元素与数据的组合格式，即报文格式。例如：时序通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则FlagAddressCtrlDataFCSSFlagSOHHEADSTXTEXTETXBCCBSCHDLC25确认释放连接释放确认释放确认连接确认数据连接请求连接确认tt时序例释放连接数据传输建立连接26网络体系结构中：每层可能会有若干个协议一个协议只属于一个层次协议可以由软件或硬件来实现：网络通信协议软件、网络驱动程序网络硬件常用协议组：TCP/IP（Windows、UNIX、Linux、…）NetBEUI（Windows）IPX/SPX（NetWare、Windows）27协议数据单元（PDU）网络体系结构中，对等层之间交换的信息报文统称为协议数据单元（ProtocolDataUnit，PDU）。传输层及以下各层的PDU另外还有各自特定的名称：传输层——段（Segment）网络层——分组/包（Packet）数据链路层——帧（Frame）物理层——比特（Bit）PDU由协议控制信息（协议头）和数据（SDU）组成:协议头部中含有完成数据传输所需的控制信息:地址、序号、长度、分段标志、差错控制信息……协议控制信息数据（SDU）28下层把上层的PDU作为本层的数据加以封装，然后加入本层的协议头部（和尾部）形成本层的PDU。封装：就是在数据前面加上特定的协议头部。因此，数据在源站自上而下递交的过程实际上就是不断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过程。——类比：发送信件数据在传输时，其外面实际上要被包封多层“信封”。数据协议头数据N+1层PDUN层PDU29数据多层封装数据

段头数据

段头数据分组头帧头

段头数据分组头帧尾封装段分组帧拆封30网络参考模型OSI/RM参考模型TCP/IP参考模型31OSI/RM参考模型应用层Application表示层Presentation会话层Session传输层Transportation物理层Physical数据链路层DataLink网络层Network7654321为网络应用提供服务数据表示在用户间建立会话关系不同主机进程间的通信在主机间传输分组在节点间可靠地传输帧位流的透明传输32物理层（PhysicalLayer）功能：在物理媒体(介质)上正确地、透明地传送比特流。服务：串行和并行协议(标准)：规定了物理接口的各种特性：机械：物理连接器的尺寸、形状、规格电气：信号电平，信号的脉冲宽度和频率，数据传送速率，最大传输距离等功能：接口引（线）脚的功能和作用规程：信号时序，应答关系，操作过程例：RS-232、RS-449、V.24、V.35、G.703/G.70433在两个相邻节点间可靠地传输数据，使之对网络层呈现为一条无错的链路。PDU：帧（Frame）功能：建立与拆除数据链路连接组帧：帧封装，按顺序传送，处理返回的确认帧物理寻址：MAC地址/物理地址定界与同步：产生/识别帧边界错误检测/恢复：可靠的传输，CRC，ARQ流量控制：抑止发送方的传输速率，使接收方来得及接收数据链路层（DataLinkLayer）34寻址并选择合适的路由，把数据报从源端传送到目的端，在需要时对上层的数据进行分段和重组。功能：在源端与目的端之间建立、维护、终止网络的连接寻址、路由选择和分组中转分段与组合：大数据块分段，小数据块组合流量控制和拥塞控制多路复用：为多个传输层实体提供网络连接服务差错检测与恢复流量统计和记账IP协议网络层（NetworkLayer，InternetLayer）35对网络层的连接进行管理，在源端与目的端之间提供可靠的、透明的数据传输，使上层服务用户不必关心通信子网的实现细节。传输层的特点以上各层：面向应用，本层及以下各层：面向传输；与网络层的部分服务有重叠交叉，功能取舍取决于网络层功能的强弱；只存在于端主机中；实现源主机到目的主机“端到端”的连接在这一点上与网络层的区别是什么？网络层：为主机之间提供逻辑传输传输层：为应用进程之间提供逻辑传输传输层（TransportLayer）36会话层（SessionLayer

）在传输层服务的基础上增加控制会话(Session)的机制，建立、组织和协调应用进程之间的交互过程。功能：为用户建立、引导和释放会话连接。服务服务类型：双向同时(双工)、双向交替(半双工)和单向(单工)同步37表示层（PresentationLayer

）定义用户或应用程序之间交换数据的格式，提供数据表示之间的转换服务，保证传输的信息到达目的端后意义不变。功能：对源站内部的数据结构编码，形成适合于传输的比特流(符合“传输语法”)，到了目的站再进行解码，转换成目的站用户所要求的格式(符合目的站“局部语法”)，保持传输数据的意义不变。服务：不同类型计算机中内部格式的转换、密码转换和文本压缩的转换38为End-user的应用进程提供标准的网络服务和应用接口。功能：提供各种不同的应用协议以满足应用进程的需求；为用户进程提供应用接口；识别并证实目的通信方的可用性；使协同工作的应用进程之间进行同步；为通信过程申请资源。应用层协议的例子：OSI:VTP、MHS、FTAM、DS、…TCP/IP:Telnet、SMTP、FTP、DNS、HTTP、…应用层（ApplicationLayer）39TCP/IP不是一个单个的协议，而是由数十个具有层次结构的协议组成的一个协议集。TCP和IP是该协议集中的两个最重要的核心协议。TCP/IP是Internet上的标准通信协议集。TCP/IP标准以“请求注释”（RFC）文档发布：TCP[RFC768],UDP[RFC793]IP[RFC791]DNS[RFC1034,1035],FTP[RFC959,1635]TCP/IP参考模型40Message（报文）Segment（段）Packet（分组）Frame（帧）Bit（比特）TCP/IP协议栈PDU应用层HTTP,FTP,SMTP,DNS,Telnet,…传输层TCP,UDP网际(网络)层IP,ICMP,ARP,RARP网络接口层(数据链路层+物理层)PPP,Ethernet,Tokenring,ATMTCP/IP的体系结构层次41TCP/IP的应用层应用层协议为文件传输、电子邮件、远程登录、网络管理、Web浏览等应用提供了支持。有些协议的名称与以其为基础的应用程序同名。应用层传输层网络接口层网际层文件传输

●FTP、TFTP、NFS电子邮件

●SMTP、POP3WWW应用

●HTTP远程登录

●Telnet、rlogin网络管理

●SNMP名字管理

●DNS42TCP/IP的传输层传输层的主要功能：提供进程间可靠的传输服务。传输层包括TCP和UDP两种传输协议：TCP是面向连接的传输协议。在数据传输之前建立连接；把报文分解为多个段进行传输，在目的站再重新装配这些段；必要时重新传输没有收到或错误的段，因此它是“可靠”的。UDP是无连接的传输协议。在数据传输之前不建立连接；对发送的段不进行校验和确认，因此它是“不可靠”的；主要用于请求/应答式的应用和语音、视频应用。应用层传输层网络接口网际层面向连接的

●TCP无连接的

●UDP使用UDP时，可靠性问题由应用层协议解决。使用TCP时，可靠性问题在传输层已经解决。43HTTPFTPSMTPTFTPDNSTelnetSNMP2123255369161TCPUDP应用层传输层TCP和UDP都用端口(port)号来识别应用层实体，以便准确地把信息提交给上层对应的协议（进程）。port8044TCP/IP的网际（网络）层主要功能是把数据报通过最佳路径送到目的端。寻址（IP地址）、路由选择、封包/拆包网际层的核心协议——IP，提供了无连接的数据报传输服务（不保证送达，不保证序，不保证无错）。传输前不需建立连接提高了传输效率网际层是网络转发节点（如路由器）上的最高层。网络节点设备不需要传输层和应用层45网际层的其他重要协议：ICMP（InternetControlMessageProtocol）传递控制消息可达性测试传送路由状态信息超时通知不可达通知封装在IP中进行传输ARP（AddressResolutionProtocol）为已知的IP地址确定相应的MAC地址RARP（ReverseAddressResolutionProtocol）为已知的MAC地址确定相应的IP地址IGMP（InternetGroupManagementProtocol）多播组管理46网际层的四个主要协议应用层传输层网络接口网际层●IP●ICMP●ARP●RARPTCPUDP617IP传输层网际层IP分组中的协议域确定目的端的上层协议47TCP/IP的网络接口层没有定义任何实际协议，仅定义了网络接口任何已有的数据链路层协议和物理层协议都可以用来支持TCP/IP典型的例子：Ethernet、TokenRing、HDHL、X.25、ATM优点：适应性强、灵活缺点：不能利用已存在的某些有用的功能TCP/IP总是认为其下层是不可靠的（尽管可能已经足够可靠）48OSI/RM和TCP/IP相结合的5层结构——原理体系结构：应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层应用层表示层会话层传输层物理层数据链路层网络层7654321OSI/RM应用层传输层网络接口层网际层TCP/IPPPP,HDLC,FDDI,Ethernet,802.3,802.5等等TCP/IP支持所有标准的物理层和数据链路层协议TCP/IP与OSI/RM的对应关系49OSI与TCP/IP参考模型比较相同点以协议栈为基础传输层之上的各层都是传输服务的用户，并且都是面向应用的用户。不同点OSI模型在前，协议在后，使得协议相对更加容易被替换为新的协议；TCP/IP模型在后，协议在前，模型不适合其他协议栈。OSI模型的网络层同时支持无连接和面向连接的通信，但是传输层上只支持面向连接的通信；TCP/IP模型的网际层上只有一种模式(即无连接通信)，但是在传输层上同时支持两种通信模式。50第三次网络设备本次重点●网络接口卡及其使用●集线器及其使用●交换机及其使用●路由器及其使用●构造简单的网络51网卡是将计算机接入局域网的必备设备，主要负责网络数据的收发，是主机与网络之间通信必经的关口。网卡的功能可分为两个方面：一是整理计算机上的数据，在将数据分解成适当大小的数据帧后送往网络；二是接收网络中发送过来的数据帧，经整合处理后还原为发送前的数据，然后再交计算机进行处理。

1.网卡简介

2.网络集线器(HUB)多端口的中继器，属于物理层设备功能：在网段之间拷贝比特流，信号整形和放大可认为它是将总线折叠到铁盒子中的集中连接设备可改变网络物理拓扑形式：总线连接—>星形连接端口数：常见的有8，12，16，24口533.网络交换机(Switch)实现网段分割的设备——网络交换机网络交换机和网桥属同一类设备，工作在数据链路层上。但网络交换机的端口数多，并且速度快。在这个意义上，网络交换机又称为多端口的高速网桥。544.路由器Router工作在第三层（网络层）上。在网络之间转发网络分组。能够提供按最佳路由转发网络分组。实现子网隔离，限制广播风暴。(目的地址无法识别时，路由器将其丢弃，而不是广播——比较网络交换机)用路由器连接起来的若干个网络，它们仍是各自独立的。要想从一个网络访问用路由器连接起来的另一个网络中的站点，必须指定该站点的逻辑地址（IP地址），通过广播是无法与之进行通信的。因为路由器不会转发广播包。

55内容提示计算机网络地址ARP协议和RARP协议ARP与IP的交互第4次课IP地址56网络层协议组成因特网的网络层协议分成四部分：网际协议（IP）、路由选择协议、网络控制信息协议（ICMP）和组播协议（IGMP）。网际协议：决定了网络层的编址机制，数据报的格式（网络层的PDU），各节点根据数据报的字段所应采取的动作。IP协议有两个版本，IPv4[RFC791]和IPv6[RFC2373，RFC2460]。路由选择协议：决定数据报在发送过程中由信源到信宿所经过的路由器。网络控制信息协议：可以为用户提供网络中的各种运行信息。组播协议：由于数据报的发送无须建立过程和响应信息，因此可以支持因特网上的多点同时传送，但由于网络层协议设计上的限制，多点传送解决起来比较复杂。57网际协议IP－InternetProtocolIP是因特网的网络层中最重要的协议提供数据报（Datagram）的投递服务（主机到主机）在不同的数据链路层上进行数据转发操作IP的数据报投递服务是非连接的，不可靠的非连接数据报之间没有相互的依赖关系；不能保证报文的有序投递。不可靠数据报的投递没有任何品质保证（QoS），数据报可能被正确投递，可能被丢弃。58IP地址IP地址:32bit的逻辑地址,用来标识主机或路由器的网络接口；网络接口:

用于连接主机与路由器之间的物理链路：路由器有多个接口主机可能有一个，也可能有多个接口IP地址只与设备的网络接口有关IP地址书写方法：32bit划分为4个字节写成点分的4个十进制数7=1101111100000001000000010000000122311159IP地址IP地址包括2个部分:

网络地址（网络号）主机地址（主机号）

7由3个IP网络组成的互联网(对于以223开头的IP地址，前24位

为网络地址)LAN60IP地址为讨论“网络”的说法，重新审视IP地址：“分类”编址：to55to55to55to55Range0NetID10110NetID1110MulticastAddressHostIDNetIDHostIDHostIDClassABCD8bits8bits8bits8bits最大网络数=27-2=126最大主机数=224-2=16777214最大网络数=214=16384最大主机数=216-2=65534最大网络数=221=2097152最大主机数=28-2=25461特殊IP地址

RFC1918中规定如下地址是私有地址：－55、－55、－55

用于广播，也称定向广播，需要指定目标网络主机地址全1用于指定网络本身，称之为网络地址或者网络号主机地址全0指本地节点(一般为)，用于测试网卡及TCP/IP软件网络用途地址62划分子网为什么要划分子网？IP分类不合理，地址空间利用率低美国的某些机构拥有的地址空间甚至比其他一些国家的全部地址空间还大每个网络都指定一个网络地址将使路由表太大增加了路由器成本查找路由耗时增加路由器之间交换的路由信息增加两级IP地址不够灵活不能充分利用已申请到的地址资源扩充新的网络如何在现有的地址范围中建立多个网络？63划分子网（Subnetting）又称子网寻址或子网路由选择方法：从IP地址的主机编号部分“借用”若干位作为子网编号主机编号部分相应缩短例如：原来的网络：借用2位划分子网后：和

子网的特点：多个子网可以运行在同一物理网络上。划分子网后，原来的网络对外仍呈现为一个完整的网络，外面看不见其内部的子网结构。即：划分子网完全是该网络内部的事务，与外部无关。0000101000000101

xxxxxxxx

xxxxxxxx网络号主机号子网1：0000101000000101

01

xxxxxx

xxxxxxxx网络号

子网号主机号子网2：0000101000000101

10

xxxxxx

xxxxxxxx网络号

子网号主机号64子网掩码子网掩码的作用使网络内的计算机了解子网划分的结构使边缘路由器了解子网划分的结构子网掩码的格式子网掩码也是32bit长的二进制数，由一串连续的1后跟一串连续的0组成；前面的1与网络号和子网号对应，后面的0与主机号对应。如前面的例子：子网结构为：0000101000000101

ss

xxxxxx

xxxxxxxx子网掩码为：1111111111111111

11

xxxxxx

xxxxxxxx

写成十进制数为：65不划分子网时，各类IP地址默认的子网掩码为：A类：B类：C类：已知IP地址和子网掩码，如何计算子网地址？用子网掩码和IP地址“相与”（AND操作），结果就是子网地址。例如：IP地址，子网掩码。则可计算出的子网地址为

00001010000001010110000000000001AND)1111111111111111110000000000000000001010000001010100000000000000(=)推论：若两个IP地址具有完全相同的子网地址，则它们在同一子网中。6616172216010101100000100001010000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609241地址计算示例1010110011111111000100001111111111111111101000001100000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609212161722160地址计算示例1010110011111111000100001111111111111111101000001100000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst60921237地址计算示例161722160101011001111111100010000111111111111111110100000110000001000000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst60921234地址计算示例16172216010101100111111110001000011111111111111111010000011000000100000000000001010111111HostMaskSubnetBroadcastLastFirst6092123456地址计算示例1617221601010110011111111000100001111111111111111101000001100000010000000000000101011111110000001HostMaskSubnetBroadcastLastFirst6092123456162160地址计算示例161722160地址计算示例101011001111111100010000111111111111111110100000110000001000000000000010101111111000000110111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst60921234567161722160地址计算示例101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000110000001000000000000010101011000001000000000010101111111010110000010000000000101000000110101100000100000000001010111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609212345678161722160地址计算示例101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000110000001000000000000010101011000001000000000010101111111010110000010000000000101000000110101100000100000000001010111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609228912990123456789161722160ARP协议和RARP协议ARP将一个已知的IP地址映射到MAC地址。想一想：为何要进行映射？（后面将给出答案）映射方法：已知：IP地址1）检查本地ARP高速缓存表，若找到IP地址对应的表项，则取出表项中的MAC地址；2）若IP地址不包含在表中，就向网上发广播来寻找。具有该IP地址的目的站用其MAC地址作为响应。ARP只能用于具有广播能力的网络。76为什么需要地址解析协议？或者说，为何要进行地址映射？Answer：在因特网中，数据分组传输使用的是IP地址（逻辑地址）；而在局域网中，传输数据时需要使用物理地址（MAC地址）。许多因特网的主机位于局域网中，当数据分组到达局域网时，需要把IP地址转换成MAC地址，然后把分组封装在局域网链路层的帧中，才能发送到该主机。77RARP协议：把MAC地址映射为IP地址用于无盘工作站环境无盘工作站没有磁盘，配置的IP地址无法保存。RARP的基本思想：网络中配置一台RARP服务器；RARP服务器中有一张MAC地址与IP地址的映射表；由网络管理员预先配置好地址映射过程：无盘工作站启动时，从硬件配置中读出MAC地址，并将其封装在RARP请求报文中，广播到网上；RARP服务器收到请求报文后，在映射表中检查有无对应表项。若找到，将对应的IP地址装入响应报文中发回给请求者。RARP也只能用于具有广播能力的网络。78了解局域网接口及线缆了解广域网接口与线缆了解逻辑接口第四次课VLAN原理简介79局域网的概念什么是局域网？功能性定义：

一组台式计算机和其它设备,在物理地址上彼此相隔不远，以允许用户相互通信和共享诸如打印机和存储设备之类的计算资源的方式互连在一起的系统。技术性定义：

为由特定类型的传输媒体(如电缆、光缆和无线媒体)和网络适配器(亦称为网卡)互连在一起的计算机,并受网络操作系统监控的网络系统。局域网的类型

以太网(Ethernet)

IEEE802.3以太网—采用同轴电缆作为网络媒体，传输速率达到10Mbps；10/100Mbps以太网—采用双绞线作为网络媒体，传输速率达到10/100Mbps1000Mbps以太网—采用光缆或双绞线作为网络媒体，传输速率达到1000Mbps

令牌环(TokenRing)

令牌环网的访问方法是IBM公司于70年代发展的，现今仍然是一种主要的LAN技术。令牌环网由于以太网的优点之一是广播风暴和位置（工作站）间的干扰非常少。在以太网中，当许多计算机或设备试图同时发送帧时，或者当计算机或设备坚持重复的发送信号时就会出现广播风暴，在以太网上，如果一个受损的NIC不管网管的繁忙继续广播发送时，就出现了网络干扰的情况。这些问题在令牌环中很少出现，因为在令牌环中，一次只能有一个结点可以发送信号。局域网的类型FDDI光纤分布式数据接口（FDDI）标准于80年代中期发展起来，它提供的高速数据通信能力要优于以太网(10M)和令牌环网（16M）的能力。FDDI为繁忙网络上的高容量输入输出提供了一种访问方法。FDDI使用的通信介质是光纤电缆，最常见的应用就是提供对网络服务器的快速访问。FDDI的访问方法于令牌环的访问方法类似，在网络通信中均采用令牌传递。它与标准的令牌环又有所不同，主要在于FDDI使用定时的令牌访问方法。FDDI令牌沿网络环路从一个结点向另一个结点移动，如果某结点不需要传输数据，FDDI将获取令牌并将其发送到下一个结点中，如果处理令牌的结点需要传输，那么在指定的称为目标令牌循环时间（TTRT）的时间内，它可以按照用户的需求来发送尽可能多的帧。因为FDDI采用的是定时的令牌方法.局域网接口类型同轴电缆接口AUI、BNC双绞线接口RJ45光纤接口及光模块ST、SC、FC、LC、MTRJ等接口GBIC、SFP等光模块BNC接口BNC连接头BNCT型头RJ45接口

常见的RJ45接口，使用RJ45接头ST接口该接口为收发两个圆形头，使用ST接头的光纤SC接口该接口为收发两个方形头，使用SC接头的光纤。LC接口

该接口为收发两个方形头，尺寸小于SC，使用LC接头的光纤。

MTRJ接口该接口收发集中在一个方形头，使用MTRJ接头的光纤。GBIC光模块该模块为可插拔千兆以太网接口模块，主要用于两端口千兆以太网接口板上，使用的接口类型为SC。SFP光模块该模块可插拔，主要用于1端口单通道POS48接口板、4端口POS3接口板、1端口ATM155M接口板上，使用的接口类型为LC。

局域网线缆同轴电缆粗同轴电缆(AUI)和细同轴电缆(BNC)双绞线非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)五类双绞线光纤单模光纤和多模光纤户内型和户外型局域网线缆－同轴缆由外到内分别是：塑料皮层、屏蔽层、绝缘层、铜芯局域网线缆－双绞线

目前EIA/TIA（电气工业协会／电信工业协会）为双绞线电缆定义了五种不同质量的型号。这五种型号如下：第一类：主要用于传输语音，不用于数据传输第二类：能够支持最高4Mbps的实施方案，这两类双绞线在LAN中很少使用第三类：大多数通常用于10Mbps的以太网，主要用于10base-T第四类：主要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T。这类双绞线可以是UTP，也可以是STP第五类：该类电缆增加了绕线密度,这是最常用的以太网电缆超五类：与普通的5类UTP比较,性能得到了很大提高双绞线的标准接法双绞线布线原则布线应考虑后期维护问题。一般双绞线不应走明线，设备两端双绞线最好留出半米以上的余量。多根双绞线一起走应用束带捆扎。做好双绞线头应立刻用测线器测试两端是否正常联通，若有错误，应从外观上判断容易有问题的一端并重新制作水晶头再测试；若测试正确，应在线头处贴标签标明该跟双绞线另一端与何处相连。应有随时做标签的好习惯。设备互连原则

通常原则为：PC与PC连接应用交叉线；PC与设备Console口用Console线；PC与路由器接口用交叉线；交换机与交换机用交叉线相连；路由器与交换机用普通直连线；路由器与路由器采用交叉线。光纤种类常见的两种类型的光纤：单模光纤8.3/125um

多模光纤50/125um62.5/125um单模光纤(Single-Mode)由于完全避免了模式色散，使得单模光纤的传输频带很宽，因而适用于大容量，长距离的光纤通讯。单模光纤使用的光波长为1310nm或1550nm。多模光纤(Multi-Mode)多模光纤允许多束光线穿过光纤由于色散或相差，因此，这种光纤的传输性能较差，频带较窄，传输容量也比较小，距离比较短。在一定的工作波长下(850nm/1300nm)光缆VLAN概念和原理VLAN(VirtualLocalAreaNetwork)提供划分一个网络为多个逻辑网络/广播区域的机制，能够提高网络性能和安全性。VLAN是一个逻辑的广播域（broadcastdomain），可以跨越多个物理的LAN网段。VLAN的建立可以根据功能，项目组，或应用来划分，而不用考虑用户的物理位置。每个交换机的端口只能属于一个VLAN，一个VLAN的端口共享广播，而不同VLAN的端口不能共享广播。这可以改善网络的性能和安全性。 （一）为什么划分VLAN1、如果网络使用的是HUB，则该结构处于同一个冲突域，其中每个设备均可看到网络上传送的数据。如果使用的是SWITCH，则该结构处于同一个广播域，网络中每个设备都可以互相传送数据。2、安全性的问题：在二层环境中，没有一个方便的方法来提供安全的问题。每一台PC都可以访问其他的设备。3、管理多条路径的问题：第二层的交换是无法提供去一个目的地的冗余路径的,从而无法提供负载均衡的功能。而VLAN的引入，则可以解决大规模的二层网络的问题。（二）VLAN的运作交换机的运作类似传统的“桥”。每个VLAN可以进行地址的“学习”，数据的“转发”和“过滤”。而交换机更先进的地方就是VLAN的功能，它将数据转发限制在和数据来源端口相同的VLAN内的端口。（三）VLAN的划分静态VLAN：通过端口分配到VLAN中，即VLAN的成员是根据端口来划分。动态VLAN：通过一定的网管软件，将一组MAC地址组成一个VLAN。（四）VLAN的特点同一个VLAN中的所有成员，处于同一个广播域中。当一个工作站发出一个广播包的时候，该VLAN的所有其他成员都能收到该广播包。而不属于同一个VLAN的端口和设备将过滤掉该广播包。（五）交换机的链路类型Accesslink：Accesslink指的是只属于某一个VLAN的一条链路。例如PC和switch之间的链路。Taggedlink：Taggedlink指的是可承载多个VLAN的一条链路。例如switch和switch之间的链路。请注意，Taggedlink中跑的数据包和accesslink是不一样的。Taggedlink中的数据包遵循的是IEEE802.1Q协议标准。IEEE802.1Q数据包的构成：（1）TPID（Tagprotocolidentifier）：该部分为2byte,而且值固定0x8100。该值的含义为：表明此帧承载的是802.1Q的tag信息。（2）TCI(Tagcontrolinformation)：包括用户优先级、CFI、VLAN标识。3-bit用户优先级，可以有8种，0是最低，7是最高。1-bit规范格式指示，指示MAC数据域的MAC地址是否是规范格式，CFI=0表示是规范格式，CFI=1表示是非规范格式。12-bitVLANID，帧属于的VLAN标识，最大可以有4095（212-1）个VLAN，0不表示VLAN标识。第5次课以太网交换机原理107本章学习目标以太网发展历史及现状以太网基础交换式以太网原理108以太网由Xerox公司PARC研究中心于1973年5月22日首次提出.由于介质技术的发展，XEROX可以将很多机器互相连接，形成巨型打印机，这就是以太网的原型。后来，又推出了带宽2MB/S的以太网，又和INTEL和DEC公司合作推出了带宽为10MB/S的以太网，这就是通常所说的以太网II或以太网DIX。IEEE下属的802谢委员会制订了一系列局域网标准，其中以太网标准IEEE802.3与INTEL,DIGITAL和XEROX推出的以太网II非常相似。以太电缆xIc分接器接口电缆收发器站点接口控制器终端器以太网发展历史及现状109

IEEE802.3以太网标准

IEEE802.2逻辑链路控制标准

IEEE802.3u100M以太网标准

IEEE802.3z1000M以太网标准

IEEE802.3ab1000M以太网运行在双绞线上的标准以太网相关标准110PRE:先导字节,7个10101010SFD:帧开始标志,10101011DA:目的MAC地址SA:源MAC地址LEN:LLC帧长度DATA:数据字段PAD:填充字段CRC:校验字段71662464到1518字节字节CRCPADDATALENSADASFDPRE46到1500字节以太网帧结构111

CSMA/CD(带有冲突监测的载波侦听多址访问)终结器终结器中继器中继器中继器中继器传统以太网基本概念首先，以太网网段上需要进行数据传送的节点对导线进行监听，这个过程称作CSMA/CD的载波监听。如果，这时有另外的节点正在传送数据，监听节点将不得不等待，直到传送节点的传送任务结束。如果某时恰好有两个工作站同时准备传送数据，以太网将发出冲突信号，产生冲突后，这两个节点都将立即发出拥塞信号，以确保每个工作站都检测到这时以太网已产生冲突，然后进行网络恢复，在恢复的过程中，导线上不再传送数据。当两个节点将拥塞信号传送完，并过了一段随机时间后，这两个节点遍开始启动随机计时器。第一个启动后传送完数据，第二个才启动，否则等待第一个传送完数据在传送112目的地址是否为广播或组播地址？YESNO是否目的MAC地址已知YESNO根据MAC-Port表进行转发

Frame到达端口除进入端口外所有端口转发（洪泛）转发/过滤流程113冲突域/广播域冲突域冲突域广播域Hub工作在物理层简单地再生，放大信号Switch工作在数据链路层根据MAC地址转发或过滤数据帧传统以太网与交换式以太网比较HubSwtich114第6次课STP115

交换网络概述生成树的原理和配置内容提要116冗余链路保证网络的健壮性f2b3f3b2f4b5f5b4f4b5f5b4VLANs:23234545f=转发b=阻塞f2f3LinkALinkB物理上的冗余，是否就能保证业务的顺畅？117交换机的工作原理StationCStationBPort1SegmentASegmentB交换机有着透明网桥相同的特点StationAStationDPort2118二层冗余带来的问题：帧的复制广播风暴

MAC地址表的不稳定二层冗余站点A站点B2/22/11/11/2A网段B网段119面对这么多的环路，怎么办？Server/hostWorkstationsLoopLoopLoop

Broadcast环路问题120阻止环的形成站点A站点B2/22/11/11/2A网段B网段X通过丢弃冗余链路来阻止环的形成121交换网络概述生成树的原理和配置多实例生成树内容提要122生成树STPf2b3f3b2f4b5f5b4f4b5f5b4AccessLayerVLANs:23234545f=forwardingb=blockingf2f3DistributionLayerDSW1LinkALinkBDSW2通过阻断冗余链路来消除桥接网络中的环路。

当检测到活动链路发生故障时，激活冗余链路来恢复网络的连通性。123生成树协议的基本原理基本思想：在网桥之间传递特殊的消息（桥协议数据单元），包含足够的信息做以下工作：从网络中的所有网桥中，选出一个作为根网桥（Root）计算本网桥到根网桥的最短路径对每个LAN，选出离根桥最近的那个网桥作为指定网桥，负责所在LAN上的数据转发网桥选择一个根端口，该端口给出的路径是此网桥到根桥的最佳路径选择除根端口之外的包含于生成树上的端口（指定端口）124配置消息的处理将各个端口收到的配置消息和自己的配置消息做比较，得出最优的配置消息：选择根网桥RootID：最优配置消息的RootID计算到根桥的最短路径开销RootPathCost：如果自己是根桥，则最短路径开销为0，否则为它所收到的最优配置消息的RootPathCost与收到该配置消息的端口开销之和选择根端口RootPort：如果自己是根桥，则根端口为0，否则根端口为收到最优配置消息的那个端口选择指定端口：包括在生成树上处于转发状态的其它端口更新自己的配置消息，从指定端口发送新的配置消息125SwitchY缺省优先级32768

(8000hex)MAC0c0022222222SwitchX缺省优先级32768

(8000hex)MAC0c0011111111

BPDUBPDU=Bridgeprotocoldataunit桥接协议数据单元

(缺省每2秒种发送)Rootbridge=有最低桥ID的交换机BridgeID=桥优先级+桥MAC地址在本例中,哪台交换机有最低桥ID？STP根的选择126BPDU的作用:选举根桥检测发生环路的位置阻止环路的发生通告网络状态的改变监控生成树的状态桥接协议数据单元(BPDU)127桥协议数据单元的内容主要内容包括根网桥的Identifier（RootID）从指定网桥到根网桥的最小路径开销（RootPathCost）指定网桥的Identifier指定网桥的指定端口的Identifier即（RootID，RootPathCost，DesignatedBridgeID，DesignatedPortID）128开始启动时BRIDGEID=ROOTID根的选择过程129STP根路径选择100Root交换机B交换机A100PortID=有最低PortID的端口PortID=端口优先级+端口Index在本例中,哪个端口会被阻塞？端口1缺省优先级128

端口2缺省优先级128

端口1端口2130如何确定最优的配置消息1.比较根ID（RootID）；2.比较到达根的距离（RootPathCost

）；3.比较指定网桥ID（BridgeID）；4.比较端口ID（PortID

）配置消息的优先级比较原则：131如何检测网络状态发生的改变HelloTime网桥从指定端口以HelloTime为周期定时发送配置消息MessageAge和MaxAge端口保存的配置消息有一个生存期MessageAge字段,并按时间递增.每当收到一个生存期更小的配置消息,则更新自己的配置消息.当一段时间未收到任何配置消息,生存期达到MaxAge时,网桥则认为该端口连接的链路发生故障,进行故障的处理132端口由阻塞状态进入转发状态时，要经过一定时间的延时，这个时间起码是配置消息传播到整个网络所需最大时间的两倍

ForwardDelay：配置消息传播到整个网络的最大时延设计中间状态：处于中间状态的端口只是学习站点的地址信息，但不转发数据；端口从阻塞状态经过ForwardDelay的延时后进入中间状态；再经过ForwardDelay的延时后才能进入转发状态。如何避免临时回路133ListeningForwardingLearningBlocking阻塞倾听学习转发关闭(off)STP的端口状态134TimeBlocking20SecListeningLearning15SecForwarding15SecForwardDelayForwardDelayMax-AgeSTPTimer生成树使用计时器来决定状态间转换所需的时间不接收或转发数据,接收但不发送BPDUs,不进行地址学习不接收或转发数据,接收并发送BPDUs,不进行地址学习不接收或转发数据,接收并发送BPDUs,开始地址学习接收并转发数据,接收并发送BPDUs,进行地址学习135STP配置命令格式命令模式命令功能spanning-tree{enable|disable}

全局启用或关闭STP协议spanning-treemode{sstp|rstp|mstp}全局设置STP协议的模式spanning-treehello-time<time>全局设置生成树协议的Hello间隔spanning-treeforward-delay<time>全局设置生成树协议的转发延迟时间spanning-treemax-age<time>全局设置BPDU包的最大有效时间spanning-treemstinstance0priority<priority>全局设置网桥的优先级spanning-treemstinstance0path-cost<cost>

接口配置端口的路径花费spanning-treemstinstance0priority<priority>接口设置端口的优先级136第7次课路由器基本原理137内容提示路由器基本原理

路由器的操作138路由器—用于网络互连的计算机设备路由器必须具备多个三层接口连接不同的网络协议至少向上实现到网络层具有存储、转发、寻径功能路由器的定义139路由器的核心作用是实现网络互连，数据转发路由（寻径）：路由表建立、刷新交换：在网络之间转发分组数据隔离广播，指定访问规则异种网络互连子网间的速率匹配路由器的作用140路由器的工作原理

路由功能：管理维护路由表，从而进行路由查找和路径决定交换/转发功能：从路由器一个接口输入，然后选择合适接口输出141完成路由功能需要的几个基本信息：路由的是什么协议？目的地址是否已存在?

从哪个端口发送出去？下一跳地址是什么？路由功能142＝帧校验并缓存数据包进入接口将目的地逻辑地址与下一跳逻辑设备和外出接口相关联路由表将下一跳逻辑设备与物理地址相关联以生成帧头ARP缓存（局域网）封装数据包并转发帧外出接口＝＝＝由路由协议维护由ARP或逆向ARP进程所维护映射列表（广域网）交换/转发功能143同一网段内部的通信

网络A┉┉┉通向路由器1通信需求Hub/switch144同一网段通信过程图示IP地址： MAC地址：00:20:AF:00:00:02IP地址： MAC地址：00:20:AF:00:00:01以太网IP层上层协议这里无需考虑封装IP包包发往IP地址以太网IP层封装MAC帧帧发往MAC地址00:20:AF:00:00:02封装MAC帧收到MAC帧ARP拆封IP包收到IP包AB网络情况协议层次145不同网段之间的通信网络B网络A路由器通信需求Ethernet路由器EthernetDDNPPP146以太网以太网接口不同网段的通信过程以太网IP层上层协议这里无需考虑MAC帧IP层串行接口以太网接口IP层网络情况协议层次PPP分组IP包IP包发送端主机A接收端主机B路由器EthernetPPPHOSTAHOSTBfei-1/1e1_2/1Ethernetfei-1/1e1_2/1上层协议这里无需考虑IP层路由器PPP帧IP包IP包串行接口MAC帧IP包IP包147判断与对端是否处于同一网段检查ARP表是否有对端的MAC地址做数据链路层封装（目的MAC为对端MAC地址）通过物理层发送数据通过ARP获得对端MAC地址YESNOYESNO是否配置了缺省网关？YES检查ARP表是否有网关MAC地址做数据链路层封装（目的MAC为网关MAC地址）通过ARP获得网关MAC地址NO发送错误信息YESNOEnd

获取对端IP地址通信流程148IP通信流程基本概念IP通讯是基于hopbyhop

的方式从源到目的之间源IP和目的IP地址保持不变每经过一个数据链路层，数据链路层封装都要做相应的重新封装返回的数据选路与到达的数据选路无关IP通信流程基本概念149路由过程示例/24/24e1_1e1_1fei_1/1

/24/24/24R1R2R3R1路由表e1_1direct00fei_1/1direct00e1_1rip1201e1_1rip1201e1_1rip1202e1_2e1_1fei_1/1fei_1/1目的地址为:AB1501.目的地址为:/24/24

/24/24/24R1R2R3R2路由表e1_1direct00e1_2direct00fei_1/1direct00e1_1rip1201e1_1rip1201e1_1e1_1fei_1/1e1_2e1_1fei_1/1fei_1/1目的地址为:路由过程示例（续）AB151路由过程示例（续）/24/24

/24/24/24R1R2R3R3路由表fei_1/1direct00

e1_1direct00e1_1rip1201e1_1rip1201e1_1rip1202反方向数据包的转发流程？e1_1e1_1fei_1/1e1_2e1_1fei_1/1fei_1/1目的地址为:152网络基础知识ZCNE课程简介路由协议原理和配置153路由及路由表路由协议原理

距离矢量型路由协议

RIP路由协议及配置

OSPF路由协议及配置内容提要154路由指导IP报文发送的路径信息RoutingTable155路由表GAR#showiprouteIPv4RoutingTable:DestMaskGwInterfaceOwnerprimetricfei_1/1bgp20005355fei_1/1ospf110145455fei_1/1ospf1101348gei_5/2.1direct0055gei_5/2.1address004486gei_5/2.4direct0052fei_1/1direct0055fei_1/1address00

156直连路由接口上配置的网段地址自动出现在路由表中并与接口关联,由链路层发现。只能发现本接口所属网段。静态路由由系统管理员手工设置的路由称之为静态路由，它不随网络拓扑结构的改变而改变。动态路由由动态路由协议生成，能够根据网络的拓扑变化调整相应的路由信息。适应大规模和复杂的网络。路由来源（Owner）157Connectedinterface 0Staticrouteoutaninterface 0Staticroutetoanexthop 1ExternalBGP 20OSPF 110IS-IS 115RIPv1,v2 120EGP 140InternalBGP 200Unknown 255RouteSourceDefault

Distance管理距离（Priority）158衡量去往目的地的花费和代价度量值（Metric）56E156E1BAHopcountRIP159用于度量值计算的常用路径特征跳数（hopcount）：数据包到达目的必须通过的路由器个数。跳数越少，该路由越好。路径长用到达目的的跳数来描述；带宽（Bandwidth）：链路传输数据的能力；时延（delay）：把数据包从源送到目的地所需的时间；负荷（load）：网络资源如路由器和链路上的活动数量；可靠性（reliability）：指每条网络链路上的差错率；最大传输单元（MTU）：指端口可以传送的最大的数据单元。

Mertic（度量值）的计算每种路由协议选择以上的一种或者几种来计算度量值。不同种路由协议之间的度量值没有比较的意义。

160匹配原则?ZXR10#showiprouteIPv4RoutingTable:

DestMaskGwInterfaceOwnerprimetric